東京大学、ヨハネス・グーテンベルク大学マインツ、パラッツキー大学オロモウツの研究者たちは、新たな量子コンピュータの構築方法を示すことで、光量子コンピューティングの分野で重要な進歩を遂げました。従来の方法では物理的キュビットとして単一の光子に依存していましたが、この革新的な技術では、多数の光子から成るレーザー生成の光パルスを利用し、誤り訂正能力を向上させています。
研究チームは、科学誌に掲載された画期的な研究で、単一の光パルスを用いた論理キュビットの概念を紹介しました。レーザーパルスを量子光学状態に変換することで、研究者たちは固有の誤り訂正能力を実現しました。これにより、誤りを即座に訂正することができるため、個々の光子間の複雑な相互作用が不要となります。
「私たちは頑健な論理キュビットを得るために、たった単一の光パルスだけが必要です」とマインツ大学のPeter van Loock教授は説明しています。この革新的な手法では、物理的キュビットは既に論理キュビットと同等の存在であり、量子コンピューティングにおいて注目すべき独自の概念となっています。東京大学で行われた実験は必要な誤り許容レベルには達しませんでしたが、最先端の量子光学手法を使用して、普遍的に訂正可能でないキュビットを訂正可能なものに変換する可能性を明確に示しています。
他の既存の量子コンピューティング技術と比較して、光子アプローチにはいくつかの利点があります。超伝導固体系とは異なり、光子ベースのシステムは室温で動作します。さらに、光子はもともと高速で動作するため、より高速な計算が可能です。ただし、キュビットの損失や他の誤りを防ぐという課題がありますが、これは論理キュビットを形成するために複数の単一光子光パルスを結合させることで達成できます。
機能的な量子コンピュータの開発は、物理的キュビットの大数の要件などの障壁に直面していますが、この革新的な研究は、信頼性のあるスケーラブルな量子コンピューティングシステムの将来に新たな可能性を切り拓きます。レーザー生成の光パルスのポテンシャルを活用することで、科学者たちは信頼性のあるスケーラブルな量子コンピューティングシステムに一歩近づきました。
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