最近、中国科学技術大学（USTC）の潘建偉院士率いるチームは、超伝導量子プロセッサ「祖崇志3.2」をベースとした量子誤り訂正において画期的な進歩を遂げ、「閾値以下では、訂正回数が多いほど精度が向上する」ことを実証し、量子コンピュータの実用化に向けた重要な基盤を築きました。
USTCは2025年、107量子ビットの「祖崇志3.2」量子プロセッサをベースとした、新たな「全マイクロ波量子状態漏洩抑制アーキテクチャ」を提案・実装しました。「祖崇志3.2」プロセッサは、単一量子ビットゲートおよび2量子ビットゲートの操作精度と読み出し精度において、前世代機と比較して包括的な性能向上を示しています。この性能向上を基に、研究チームは全マイクロ波量子状態リーク抑制アーキテクチャを組み合わせることで、符号距離7の表面符号論理ビットを実現しました。符号距離の増加に伴い論理エラー率が大幅に減少し、システムがエラー訂正閾値以下で動作することが証明され、「訂正回数が増えるほど精度が向上する」という目標が達成されました。
USTCの朱暁波教授は、これは多数決に似ていると説明しました。全員の判断が正確である場合にのみ、投票は正確になります。そうでなければ、投票者数が増えるにつれて、投票の精度はますます低下します。したがって、各人の投票精度が一定の閾値を超えることを保証することが、チームの強みを最大限に活かす上で不可欠です。つまり、ビット数が増えるにつれて、訂正回数が増えるにつれて精度が向上するということです。
「閾値以下」の量子エラー訂正の実現は、世界の量子コンピューティング分野が長年追求してきた中核的な目標であり、量子コンピューティングシステムがプロトタイプから実用化に移行できるかどうかを検証するための重要なマイルストーンであると報告されています。この新しい技術的アプローチは、将来的にメガビットレベルの量子コンピュータを構築するための、より有利なソリューションも提供します。
▲左：コード距離が3（オレンジ色のボックス内のビット）から5（赤色のボックス内のビット）へ、そして7（すべて色付きのビット）へと増加するにつれて、論理エラー率は指数関数的に減少します。（画像提供：中国科学技術大学）
出典：中国科学院の声
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