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量子物理学：フォールトトレラントな汎用量子ゲート操作の実証
Nature 605, 7911 doi: 10.1038/s41586-022-04721-1
量子コンピューターは、誤り訂正符号を用いて論理的量子情報を複数キュービットに冗長符号化することで、雑音から保護することができる。論理量子状態を操作する際には、不完全な操作に起因する誤りが量子レジスターを通して無制限に広がらないようにすることが不可欠である。これには、量子レジスターに対する全ての操作がフォールトトレラント回路設計に従う必要があるが、それによって一般に実装の複雑さが増す。今回我々は、イオントラップ型量子コンピューターにおいて、2つの論理キュービットに対してフォールトトレラントな汎用ゲートセットを実証する。具体的に我々は、危険な誤りの有無を補助的なフラグキュービットを用いて伝令する、フラグフォールトトレランスという最近導入されたパラダイムを利用した。我々は、7キュービットカラー符号の2つのインスタンス間で、論理2キュービット制御NOTゲートを実行し、論理マジック状態をフォールトトレラントに準備した。次に我々は、一方の論理キュービットからもう一方の論理キュービットへのテレポーテーションによってマジック状態を注入することで、フォールトトレラントな論理Tゲートを実現した。我々は、非フォールトトレラント実装よりも優れた性能という、フォールトトレランスの顕著な特徴を観測した。最近実証された反復量子誤り訂正サイクルと組み合わせると、これらの結果は、誤り訂正汎用量子コンピューテーションへの道を示している。
