量子コンピューティング：量子プロセッサーとリアルタイム古典通信の組み合わせ

量子コンピューターは、量子力学の法則を用いて情報を処理する。現在の量子ハードウエアは雑音が多く、短時間しか情報を記憶できず、通常は平面的に接続して整列させた数個の量子ビットつまりキュービットに限られている。しかし、量子コンピューティングの多くの用途では、単一の量子演算ユニット（QPU）で利用可能なキュービット数よりも多いキュービット上でハードウエアによって得られる平面格子よりも多くの接続性が必要である。古典的な通信を用いたQPUの接続によるこうした限界への対処が期待されているが、実験的にはまだ立証されていない。今回我々は、それぞれが古典的リンクでリアルタイムに接続された127個のキュービットを持つ2つのQPUにまたがる最大142個のキュービットを用いて、誤りを緩和した動的回路と回路切断を実験的に実現し、周期的な接続を必要とする量子状態を生成した。動的回路では、回路途中の測定結果によって、実行時間内、つまりキュービットのコヒーレンス時間の数分の1以内で、量子ゲートを古典的に制御できる。今回のリアルタイムの古典的リンクによって、一方のQPUの量子ゲートを、もう一方のQPUでの測定結果で条件付けして適用することが可能になる。さらに、誤り緩和された制御フローによって、キュービットの接続性とハードウエアの命令セットが強化され、今回の量子コンピューターの汎用性が高められる。我々の成果は、リアルタイムの古典的リンクによって可能となる誤り緩和された動的回路を用いて、複数の量子プロセッサーを1つのものとして使用できることを実証している。

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