東芝、量子計算機向け素子　エラー抑制で高性能に

東芝の後藤隼人シニアフェローらは理化学研究所と共同で、量子コンピューターの演算性能向上につながる技術を開発した。素子として用いる量子ビットを2つ組み合わせて実行する計算で起こるエラーの発生確率を、実用水準近くまで抑えた。実用的な量子コンピューターの基盤技術になる可能性がある。

量子コンピューターは量子力学という物理学の理論を基にしたコンピューターだ。従来は「0」と「1」の状態を作って計算するのに対し、量子コンピューターは「0でもあり1でもある」という曖昧な状態を利用する。複雑な計算が短時間でできると期待される。

量子コンピューターで開発が先行するのが「超電導方式」だ。絶対零度近くまで冷やした素子を動作させる。計算の際には2つの量子ビットを組み合わせた「2量子ビットゲート」という構造を使う。

現在のこの構造の精度は99%程度とされる。基礎研究が進む高精度のタイプは量子ビットの構造が複雑で、大型化に向かない。

後藤氏らは新たな2量子ビットゲートの作り方を開発した。一般的な量子ビットを使い、量子ビット同士の結合の強さを制御してエラーを防いだ。その結果、精度が99.9%に高まった。量子ビットの重ね合わせの状態を維持したまま2000回ほどの計算が可能になるという。

量子コンピューターの普及には精度を99.99%に高め、計算回数も1万回程度に増やす必要がある。後藤氏は「まずは素子のポテンシャルを十分に引き出せるまで精度を高め、その後に大規模化を目指したい」と話す。