飛躍的に進化した量子誤り訂正法を考案~ハッシング限界に接近する量子LDPC符号~

2025-10-08 東京科学大学

東京科学大学の研究チームは、量子コンピュータの「誤り訂正」において、理論限界に迫る高性能かつ高速な新手法を開発した。アフィン置換構成と有限体上の同時ビリーフプロパゲーション復号を組み合わせた「量子LDPC符号」により、誤り率0.01%以下を達成。従来課題だった計算効率と復号精度の両立を実現した。この成果は大規模量子計算や量子AI実装の基盤技術として期待され、『npj Quantum Information』誌に掲載された。

飛躍的に進化した量子誤り訂正法を考案~ハッシング限界に接近する量子LDPC符号~

<関連情報>

符号化理論限界に近い量子誤り訂正 Quantum error correction near the coding theoretical bound

Daiki Komoto & Kenta Kasai
npj Quantum Information  Published:30 September 2025
DOI:https://doi.org/10.1038/s41534-025-01090-1

Abstract

Recent progress in quantum computing has enabled systems with tens of reliable logical qubits, built from thousands of noisy physical qubits1. However, many impactful applications demand quantum computations with millions of logical qubits2, necessitating highly scalable quantum error correction. In classical information theory, low-density parity-check (LDPC) codes3 can approach channel capacity efficiently4. Yet, no quantum error-correcting codes with efficient decoding have been shown to approach the hashing bound—a fundamental limit on quantum capacity—despite decades of research5,6,7. Here, we present quantum LDPC codes that not only approach the hashing bound but also allow decoding with computational cost linear in the number of physical qubits. This breakthrough paves the way for large-scale, fault-tolerant quantum computation. Combined with emerging hardware that manages many qubits, our approach brings quantum solutions to important real-world problems significantly closer to reality.

1601コンピュータ工学
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