QCRでは最近、量子誤り訂正符号を作成するためのいくつかの研究プロジェクトについて報告しました（こちら、こちら、こちら、そしてこちらを参照）。しかし、完全なフォールトトレラント量子コンピュータを実装するための最も重要な課題の1つは、考えられるあらゆる量子アルゴリズムを実装できる、完全で普遍的なゲートセットを堅牢にサポートできることです。特定のエラー訂正符号を使用して論理量子ビットを作成することは1つのことですが、それらの量子ビットに対してゲート操作を実行して役立つことを行うことは別のことです。
実装する必要のあるゲートの種類を調べると、クリフォードゲートと非クリフォードゲートの2つのカテゴリに分類できます。クリフォードゲートのセットには、Hadamard、CNOT、およびS（位相ゲート）が含まれます。これらから、他の多くの一般的なゲートを合成できます。ただし、クリフォードセットは、ゴットマン-ニル定理によれば、量子アルゴリズムを実行したり、古典的なアルゴリズムよりも量子的な優位性を提供したりするのに十分ではありません。完全な優位性を実現するには、Tゲート、Toffoliゲート、またはその他の非クリフォードゲートなどの非クリフォードゲートを実装する必要があります。クリフォード群のゲートと非クリフォードゲートの両方が利用可能な場合、量子コンピュータは、考えられるあらゆる量子アルゴリズムを処理し、古典的な実装よりも高速化できるユニバーサルゲートセットを持つことになります。
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