Article
量子コンピューティング：表面符号しきい値以下の量子誤り訂正
Nature 638, 8052 doi: 10.1038/s41586-024-08449-y
量子誤り訂正は、複数の物理キュービットを組み合わせて論理キュービットにし、実用的な量子コンピューティングに到達する経路を提供するものであり、キュービットをさらに追加すると論理誤り率が指数関数的に抑制される。しかし、この指数関数的な抑制は、物理誤り率が臨界しきい値を下回る場合にのみ発生する。今回我々は、最新世代の超伝導プロセッサー「Willow」に搭載された、しきい値以下の2つの表面符号メモリー、すなわち、符号距離7の符号と符号距離5の符号をリアルタイム復号器と統合したものを提示する。我々のさらに大きな量子メモリーの論理誤り率は、符号距離を2だけ増加させた場合にΛ = 2.14 ± 0.02倍に抑制され、105キュービットの符号距離7の符号は、誤り訂正1サイクル当たり誤り率が0.143％ ± 0.003％に達した。この論理メモリーはブレークイーブン点も超えており、その最良の物理量子ビットの寿命を2.4 ± 0.3倍上回っている。我々のシステムは、リアルタイムで復号した場合に、しきい値以下の性能を維持し、100万サイクルまで符号距離5で平均63 μsという復号器レイテンシーを達成し、サイクルタイムは1.1 μsであった。我々はまた、符号距離29までの繰り返し符号を実行し、論理性能は、約1時間すなわち3 × 109サイクル当たり1回発生するまれな相関誤り事象によって制限されることを見いだした。今回の結果は、デバイスの性能をスケーリングすれば、大規模なフォールトトレラント量子アルゴリズムの動作要件を実現できる可能性があることを示している。
