研究者らが量子コンピュータをエラーレスに近づける「ファントムコード」と呼ばれるアルゴリズムを開発した。これにより複雑なシミュレーションをより効率的に実行できるようになる可能性がある。このコードは物理的な操作なしに論理量子ビットを量子もつれ状態にでき、エラーリスクを低減する。この手法は広範な量子もつれを必要とするタスクで有望だが、量子コンピューティングの課題に対する完全な解決策ではない。
量子コンピュータは、長らく実用性に疑念を抱かせるエラーによる重大な障害に直面している。初期の物理学者らは、エラーの訂正が難しいため、これらの装置が信頼性を持って動作しうるのかを疑問視した。現在、さまざまなタイプの量子コンピュータが存在し、科学的な発見に貢献しているが、エラーの問題は未解決のままである。 ハーバード大学のシャヤン・マジディ氏とその同僚らは、ファントムコードを解決策として提案した。これらのアルゴリズムは、多くのステップを含む計算を対象とし、長時間化しやすくエラーが蓄積しやすいものを扱う。量子コンピュータは量子ビットと呼ばれる物理単位で動作するが、耐エラー計算は論理量子ビットに依存する——物理量子ビットのグループで、情報を共有してエラー率を低減する。 通常、論理量子ビットを操作するには、レーザーやマイクロ波を適用して量子もつれを生じさせたり性質を変えたりする物理的操作が必要となる。しかし、ファントムコードはそうした介入なしに複数の論理量子ビットを量子もつれ状態にできる。この「ファントム」効果にちなんでその名が付いた。これにより必要な物理操作の数が減少し、効率が向上し、エラーの機会が最小化される。 コンピュータシミュレーションにおいて、チームはファントムコードを2つのタスクでテストした：計算で一般的に用いられる特殊な量子ビット状態の準備と、量子材料の玩具モデルのシミュレーションである。結果は従来の誤り訂正手法よりも最大100倍正確だった。 マジディ氏は、ファントムコードは万能ではなく、高度な量子もつれをすでに要求するシナリオで最適だと指摘する。「タダ飯ではない。ただ、そこにあった昼食を食べていなかっただけだ」と彼は語る。 ゴールウェイ大学のマーク・ハワード氏は、誤り訂正コードの選択を鎧の選択に例える：ファントムコードは鎖帷子のような柔軟性を提供するが、より多くの量子ビットが必要で、すべての用途に適さない可能性がある。シドニー大学のドミニク・ウィリアムソン氏は、その競争力は将来のハードウェア進歩に依存すると付け加える。 マジディ氏のチームは、超低温原子を用いた量子コンピュータの構築者らと協力し、特定のタスクとハードウェアにプログラムをより精密に適合させることを目指している。 この研究は、DOI: 10.48550/arXiv.2601.20927 のarXivプレプリントに掲載されている。