量子誤り訂正とは、量子コンピュータの計算中に発生する外部からのノイズや外乱によるエラーを検出し、修正する技術です。極めて繊細な量子状態を保ちながら実用的な大規模計算を行うために、現在の量子情報科学において最も重要とされる基盤技術の一つとなっています。
量子誤り訂正とは
量子誤り訂正とは、デコヒーレンスなどの環境ノイズによって破壊されやすい量子ビットの状態を保護し、正確な量子計算を持続させるための技術や理論の総称です。
詳しく解説
通常の古典コンピュータは、ビットが0か1のどちらであるかを明確に判別できるため、単純な冗長性を持たせることでエラーを防げます。しかし、量子コンピュータが扱う量子ビットは重ね合わせ状態をとるため、状態を測定する行為そのものが重ね合わせを壊してしまいます。そのため、量子誤り訂正では、測定せずにエラーの有無を特定するパリティ検査などの高度な仕組みを用います。物理量子ビットを複数集めて1つの論理量子ビットを構成し、計算精度を維持することが、誤り耐性型量子コンピュータの実現には不可欠とされています。
具体例・使われ方
例えば、NISQと呼ばれる現在のノイズを含む量子デバイスから、より高度な誤り耐性型量子コンピュータへ移行する段階において、複数の物理量子ビットを束ねてエラーを検知・修復しながら安定したアルゴリズムを実行する際に利用されます。
似た用語との違い
古典コンピュータにおけるエラー訂正が単純なビットの反転や重複チェックで済むのに対し、量子誤り訂正では位相の反転とビット反転の両方を同時に、かつ量子状態を破壊することなく検出・修正しなければならないという大きな違いがあります。
注意点
量子誤り訂正を実装するためには、膨大な数の物理量子ビットをオーバーヘッドとして用意する必要があり、制御システムの複雑化やハードウェアのハードルが非常に高い点が注意すべき課題です。