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エラー訂正に基づく独自技術で実用量子計算の到来を早めるSTARアーキテクチャ
ダウンサイジングで量子コンピュータの実用化が加速、
複雑な計算を可能にすることで、各分野のイノベーションを促進

優れたポイント・差別化ポイント

(超伝導量子ビット@RIKEN)
従来の 1/10 以下の量子ビット数で量子優位性を実現。
理論的には体育館サイズの量子コンピュータが実験室
サイズにダウンサイジング可能。さらに他社とは異なる
位相回転ゲートの効率化により、実用的な量子計算が
もうすぐ現実のものとなります。

ビジネス展開におけるポイント

(量子化学のイメージ)
材料開発・創薬・脱炭素化・新素材開発など、従来不可能
だった複雑なシミュレーションを可能にすることで、
様々な分野におけるイノベーションを促進します。

技術概要

ターゲット業界・ユーザー

  • 量子優位性を達成したい量子コンピュータベンダー、材料開発や創薬などで現在実現困難な複雑なシミュレーションを行いたい研究開発企業。

ターゲット業界・業務の課題

  • 実用的な計算で量子優位性を達成するために必要とさせる装置の規模は大きく、実現できる量子コンピュータはまだ存在していない。その実現には大きな技術ブレークスルーが必要。

技術課題

  • 量子ビットはノイズに弱いため、複雑な計算を行うには、エラー訂正を行いながら量子計算を行う誤り耐性量子計算（Fault-Tolerant Quantum Computing: FTQC）の実現が必要。しかし、従来のFTQCはあらゆる計算を実行可能とするための基本量子ゲートセットを実現するためには、一般には100万量子ビット程度と言われる程の大量の量子ビットが必要であった。

解決策

  • 従来FTQCのアーキテクチャでは、エラー訂正された4つの基本量子ゲートの組み合わせにより量子計算を実行し、そのうち１つの基本量子ゲートにはエラー訂正に大量の量子ビットが必要だったが、そのゲートを代替する手法「STARアーキテクチャ」（高効率位相回転ゲート式量子計算アーキテクチャ）を開発し、従来の１割の量子ビットでエラー発生を大幅に抑えられることを確認した。

富士通の技術優位性

  • 他社も量子ビットの冗長化部分に工夫を行うことでリソース削減を検討するなど、広い意味でのアーキテクチャの工夫は行っている。しかし、我々の方法は基本ゲートセットに工夫を行うことでリソース削減を目指すものであり、それらとは方向性が異なる。また、将来的には、量子ビットの冗長化部分の工夫も組み合わせることで、さらなるリソース削減の可能性がある。これらにより、いわゆるEarly-FTQC時代において富士通のイニシアチブを実現できる。

STARアーキテクチャがもたらす価値（詳細）

  • 他に類を見ない、独自の量子計算アーキテクチャ「STARアーキテクチャ」は、量子計算に欠かせない「位相回転ゲート」を効率的に実行することで、必要な量子ビット数・量子ゲート操作回数を1桁以上削減することが可能になり、本格的な量子コンピュータの到来を飛躍的に早めることができる。

利用シーン

  • 量子コンピュータベンダー
    • 本技術を用いてEarly-FTQC時代に実用的な計算で量子優位性を達成可能な量子コンピュータを構築。
  • 研究開発者
    • これまで困難だった複雑なシミュレーションを実現させ、脱炭素化に向けた材料開発などのイノベーションを牽引。

事例・ユースケース

  • これまでは実現不可能だった材料物性計算（ハバードモデル）の解析において、数万量子ビットで量子優位性の達成が可能な見通しが立った。ハバードモデル解析が実現すれば、新たな高温超伝導材料の発見や送電コスト削減などにつながる。

技術お試し

  • [デモ動画]

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