光量子コンピュータの誤り耐性を理論的に証明-一般的な環境ノイズを踏まえた新たな開発指針を提案-

2026-02-26 理化学研究所,東京大学,科学技術振興機構

理化学研究所東京大学科学技術振興機構(JST)らの国際共同研究グループは、光の振幅に量子ビットを保持する「光連続量方式」において、一般的な環境ノイズ下でも誤り耐性量子計算が可能であることを理論的に証明した。従来は理想化ノイズのみでしか保証されなかったが、空間・時間的に強い相関を持たない現実的ノイズを量子ビット誤りへ翻訳し、既存の量子誤り訂正符号で訂正可能と示した。また光エネルギー制御が本質的条件であることも明確化。成果は『Nature Communications』に掲載され、光量子コンピュータ実現への具体的設計指針を与える。

光量子コンピュータの誤り耐性を理論的に証明-一般的な環境ノイズを踏まえた新たな開発指針を提案-
光振幅に生じたノイズを量子的な情報を壊さないよう検知し、元に戻す仕組み(誤り訂正)

<関連情報>

一般ノイズ下における連続変数フォールトトレラント量子計算 Continuous-variable fault-tolerant quantum computation under general noise

Takaya Matsuura,Nicolas C. Menicucci & Hayata Yamasaki
Nature Communications  Published:26 February 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-026-69036-5

Abstract

Quantum error-correcting code in continuous-variable (CV) systems attracts much attention due to its flexibility and high resistance against specific noise. However, the theory of fault tolerance in CV systems is premature and lacks a general strategy to translate noise in CV systems into noise in logical qubits, leading to severe restrictions on correctable noise models. In this paper, we show that Markovian-type noise in CV systems is translated into Markovian-type noise in the logical qubits through the Gottesman-Kitaev-Preskill code. We analyze an upper bound on the resulting noise strength in terms of our newly introduced noise parameterization. Combined with the established threshold theorem of concatenated codes against Markovian-type noise, we show that CV quantum computation has a fault-tolerant threshold against general Markovian-type noise, closing the existing crucial gap in CV quantum computation. We also give a new insight into the fact that careful management of the energy of a state is required to achieve fault tolerance in CV systems.

1601コンピュータ工学
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