量子コンピューティング：連接ボソニックキュービットによるハードウエア効率の高い量子誤り訂正
Nature 638, 8052 doi: 10.1038/s41586-025-08642-7
量子コンピューターが実用上重要な問題を解決するには、おそらく、論理キュービットを多数の雑音の多い物理キュービットに冗長に符号化する量子誤り訂正を組み込む必要がある。誤り訂正に伴う物理キュービットのオーバーヘッドが大きいことが動機となって、さらにハードウエア効率の高い手法が探し求められている。今回我々は、超伝導量子回路を使用して、符号距離d = 5の外部繰り返し符号で符号化されたボソニック猫キュービットを連接させて形成される論理キュービットメモリーを実現した。スタビライザー回路が、猫キュービットをビット反転から受動的に保護する。繰り返し符号は、シンドローム測定にアンシラトランスモンを用いて、猫キュービットの位相反転を訂正する。我々は、論理キュービットメモリーの性能とスケーリングを調べ、位相反転を訂正する繰り返し符号がしきい値以下で動作することを見いだした。論理ビット反転誤りは、猫キュービットの平均光子数が増加するとともに抑制され、これは、我々が実現した猫トランスモン・雑音バイアスCXゲートによって可能になった。サイクル当たりの最小測定論理誤りは、符号距離3の符号部分については平均1.75(2)％、符号距離5の符号については平均1.65(3)％であった。符号距離5の符号の誤り位置の数が増加するにもかかわらず、誤り訂正時に保存される高度の雑音バイアスによって、同等の性能が可能になっていた。これらの結果は、ボソニック符号化の本質的な誤り抑制により、ハードウエア効率の高い外部誤り訂正符号を使用可能とするものであり、連接ボソニック符号が、フォールトトレラント量子コンピューティングに達するための説得力のあるモデルになり得ることを示している。
