USCとQuantum Elements、IBMヘキサゴンプロセッサでサーフェスコードのスケーリングを実証

南カリフォルニア大学（USC）の研究者と量子ソフトウェア開発企業Quantum Elementsは、ネイティブではないプロセッサ構造でサブスレッショルドサーフェスコードのスケーリングを実証し、その査読済み研究成果を「Nature Communications」に発表しました。156量子ビットのIBMヘロン世代超伝導量子プロセッサで実行されたこの研究は、トポロジカル量子メモリコードの下で、物理的な量子プロセッサが距離スケーリングによるエラー抑制を達成するためにネイティブな正方格子構造を必要としないことを確認しています。

IBMのヘキサゴンアーキテクチャは、ハニカム格子上のサイトとリンクに配置されており、通常は非マルコフ的なデコヒーレンスとコヒーレントなZZクロストークの蓄積を引き起こすルーティング遅延とアイドルギャップを導入します。これらの接続性の制約を克服するため、研究チームはブリッジアンシラと堅牢な動的デカップリング（DD）を組み合わせた、深さ最小化の「フォールド・アンフォールド」SWAP埋め込みを共同設計しました。Quantum Elementsの「Orbit」Qiskit関数を通じて実装されたDDプロトコルは、アイドル時間ノイズを抑制し、サーフェスコードの距離がd = 3（37量子ビット）から異方性（d_x, d_z）=（3, 5）および（5, 3）構成（65量子ビット）へと拡大するにつれて、方向性のあるサブスレッショルドスケーリングを可能にしました。