IBM、量子コンピュータ実用化への難関をひとつ突破

IBM、量子コンピュータ実用化への難関をひとつ突破 1

ちゃんと使えるエラー検知技術。

量子コンピュータによって、複雑な計算が一瞬で処理できるようになる…と言われてます。とはいえ実現にはまだいろんな課題がありますが、IBMリサーチがその中でも最大の課題のひとつを解決したようです。

量子コンピュータの課題のひとつは、それが繊細で曖昧な量子の世界で起こることに由来しています。従来のコンピュータのbitではなくqubit(量子ビット)が使われており、ひとつのqubitは0か1か、またはその両方である「0と1」の値をとることができます。で、「0と1」の場合、0と1の間には「位相関係」があり、それらの情報があることで計算速度が劇的に上がるんです。

でも「0と1」のときには、2種類のエラーが起こりえます。ひとつは「ビットフリップ」とよばれるエラーで、「0と1」のはずのqubitが「0」か「1」にひっくり返ってしまう現象です。もうひとつは「位相フリップ」というもので、位相関係の情報が変わってしまう現象です。

これまで、それぞれのエラーを検知する方法は別々に存在していましたが、ふたつを同時に検知する手法はありませんでした。でも、信頼できて現実的に使える量子コンピュータを実現するには、ふたつのエラーの同時検知が必須です。IBMはその手法と、それを物理的に実現する量子ビット回路を開発しました。IBMのプレスリリースには次のようにあります。

IBMの革新的で複雑な量子ビット回路は、約4分の1インチ四方のチップ上にある4つの超電導量子ビットの正方格子に基づいて、2種類の量子エラーを同時に検出することができます。

彼らはチップ上に4つある量子ビットのうち、ふたつをcode qubit、ふたつをsyndrome cubitとして割り当てました。syndrome cubitのひとつをcode cubitでのビットフリップ検知用、もうひとつを位相フリップ検知用としています。code cubitのエラーを検知すべく直接触ると情報が破壊されてしまうため、syndrome cubitを介しています。またsyndrome cubitをふたつ載せることで、2種類のエラーの同時検知が可能になった、ということです。

ちょっとわかりにくいなーと思っていたら、米Gizmodoのコメント欄に秀逸なたとえがありましたのでご紹介します。

IBMのコンピューターは「チョコレート」と「バニラ」で考える。あるときはチョコレート、あるときはバニラ、あるときは「ミックス」を検知する。だがときどきミックスが溶けてしまうことがあり、その中でチョコレートとバニラどちらが多かったのか判定する必要が出てくる。IBMはその違いがわかる、ぽっちゃりの子どもを雇った。

ともあれIBMによれば、彼らが提案する正方形量子ビットは標準的なシリコン製造技術で作ることができます。なので、これらが少数でも安定して繰り返し製造でき、エラー率も少なく抑えられるようになれば、より大規模なシステムでのエラー検知も可能になるはずだとしています。

Image by Service for IBM

source:IBM

Jamie Condliffe - Gizmodo US[原文

(miho)