量子演算を1000倍高速化し、信頼性の高い量子コンピューティングに前進(1,000 times faster operations bring reliable quantum computing a step closer)

2026-09-10 チャルマース工科大学

チャルマース工科大学などの研究者は、量子誤り訂正に用いるボソニック量子符号の操作を、従来より約1,000倍高速化する新手法を開発した。ボソニック量子計算では、量子情報を超伝導回路中のマイクロ波場などに符号化することで、量子ビットを脅かす特定の誤りから情報を保護できる一方、量子状態の生成・操作に多数の駆動サイクルを要することが課題だった。研究チームは、量子格子ゲートとFloquet制御を組み合わせ、従来は数千回必要だった操作を基本的に1回の駆動サイクルで実行できる方式を提案。高速化によってノイズが量子状態を壊す前に処理を完了でき、量子誤り訂正の実用化に近づくと期待される。既存の超伝導量子回路への実装可能性もあり、信頼性の高いフォールトトレラント量子コンピュータの実現に向けた重要な進展となる。

量子演算を1000倍高速化し、信頼性の高い量子コンピューティングに前進(1,000 times faster operations bring reliable quantum computing a step closer)
Photo: Chalmers University of Technology | Malin Arnesson and Anna-Lena Lundquist.

<関連情報>

量子格子ゲートを用いたボソン符号の単一周期フロケ制御 Single-Period Floquet Control of Bosonic Codes with Quantum Lattice Gates

Tangyou Huang, Lei Du, and Lingzhen Guo
Physical Review Letters  Published: 3 August, 2026
DOI: https://doi.org/10.1103/tnb8-3m8m

Abstract

Bosonic codes constitute a promising route to fault-tolerant quantum computing. Existing Floquet protocols enable analytical construction of bosonic codes but typically rely on slow adiabatic ramps with thousands of driving periods. In this Letter, we circumvent this bottleneck by introducing an analytical and deterministic Floquet method that directly synthesizes arbitrary unitaries within a single period. The phase-space unitary ensembles generated by our approach reproduce the Haar-random statistics, enabling practical pseudorandom states in continuous-variable systems. We prepare various prototypical bosonic codes from vacuum and implement single-qubit logical gates with high fidelities using quantum lattice gates. By harnessing the full intrinsic nonlinearity of Josephson junctions, quantum lattice gates decompose quantum circuits into primitive operations for efficient continuous-variable quantum computing.

0403電子応用
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