今週開催されたQuantum World Congressで、Microsoftは量子プログラムの進歩と開発に関する3つの発表を行いました。
1つ目は、Quantinuumとの提携によるエラー訂正研究の継続的な進歩です。4月には、このチームがQuantinuumのH2プロセッサ上の30個の物理量子ビットから4個の論理量子ビットを作成する回路を作成したと報告しました。今回、彼らは[16,4,4]テッセラクトコードを実装しました。このコードはより効率的で、わずか16個の物理量子ビットで4個の論理量子ビットをエンコードできます。彼らはこのコードを活用して、Quantinuumの20量子ビットH1プロセッサ上で4個の論理量子ビットを実装する3つの異なる回路と、Quantinuumの56量子ビットH2プロセッサ上で8個と12個の論理量子ビットを実装する回路を実証しました。これらのコードを実装する際、回路の対応する物理エラー率に対して11～22倍の回路エラー率の改善を達成できました。
この実証は、他のエラー訂正コードの実験よりもさらに進んでいます。なぜなら、チームはこの回路で5ラウンドの論理ゲートを実装できたからです。他の実験では、エラー訂正によって論理量子ビットが作成されたものの、それらの論理量子ビットをゲート操作にさらすことはありませんでした。3つの構成それぞれの基本エラー率、エンコードエラー率、ゲインを比較した表を以下に示します。
MicrosoftがQuantinuumと行ったもう1つの実証は、HPC、AI、量子処理を組み合わせた基底状態エネルギーを推定するための完全なエンドツーエンドのハイブリッド古典/量子化学シミュレーションを完了することです。回路の量子部分は、4つの物理量子ビットを使用して2つの論理量子ビットを作成する[[4,2,2]]エラー検出コードを使用しました。この実証における量子ビットの数は少ないものの、Microsoftはこのアーキテクチャを、最終的には量子スーパーコンピュータと呼ばれる、計算化学計算を実行できるものに拡張するプロトタイプとみなしています。彼らは、そのような計算が、実稼働環境で量子優位性をもたらす最初のユースケースの1つになると考えています。データフローの簡略図を以下に示します。
3つ目の発表として、MicrosoftはAtom Computingとの新しい提携を発表しました。以前、Atomが中性原子を使用して1225サイト（35 x 35）アレイ上に1180量子ビットを開発したことを報告しました。この新しいプロジェクトでは、その技術をMicrosoftの量子ビット仮想化技術と組み合わせ、エラー訂正を使用して50量子ビット以上の論理量子ビットを作成するシステムを作成します。このプロジェクトの目標は、少なくとも当面は世界で最も強力な量子コンピュータを作成し、科学的な量子優位性を最初に実証するシステムの1つを提供することです。意図されたシステムの詳細な仕様や予想されるリリース日はまだ発表されていませんが、このシステムが利用可能になるまで数年はかからないと予想しています。
追加情報については、Microsoftのウェブサイトに掲載されているブログや、arXivに掲載されこちらから入手できる「テッセラクトコードを使用した量子計算とエラー訂正の実証」というタイトルの技術論文を参照してください。
2024年9月10日
