Nature Quantum Information • Vol. 12, 2026
超伝導量子プロセッサにおける論理量子ビットの実時間エラー訂正：表面符号を用いた1,000量子ビット規模の実証
T. Tanaka, S. K. Mitchell, W. Zhang et al. — Quantum Orbit Lab Co., Ltd. / The University of Tokyo
本論文では、1,000量子ビット規模の超伝導量子プロセッサ上において表面符号を用いたリアルタイム量子エラー訂正を世界で初めて実証した。提案手法は従来比3.7倍の論理エラー率低減を達成し、フォールトトレラント量子コンピューティング実用化への重要な一歩を示す。低温FPGA制御回路と新開発のデコーダーアルゴリズムを組み合わせることで、マイクロ秒以下の訂正サイクルを実現した。
DOI: 10.1038/s41534-026-00892-x | 引用数: 47件
量子技術
🏆 Editor's Choice 2026
2026
量子技術
フォトニック集積回路上の室温動作量子もつれ光源の実現と評価
S. K. Mitchell, K. Nishimura, et al.
Physical Review Letters • 2026年2月
シリコンフォトニクスプラットフォームを用いて、室温で安定動作する量子もつれ光子対生成素子を実証。フィデリティ98.3%を達成し、量子通信応用への道を開く。
2026
AI・ML
変分量子固有値ソルバーを用いた分子動力学シミュレーションの加速：創薬応用への展開
K. Yamamoto, T. Matsumoto, et al.
npj Quantum Information • 2026年1月
VQEアルゴリズムと古典機械学習を組み合わせたハイブリッド手法により、創薬標的タンパク質の分子エネルギー計算を従来比100倍高速化することに成功した。
2025
セキュリティ
衛星量子鍵配送システムの高速化：適応型補償アルゴリズムによる大気擾乱対策
E. Sorokina, H. Takahashi, et al.
Nature Communications • 2025年11月
低軌道衛星と地上局間の量子鍵配送における大気ゆらぎの影響を補償する適応光学系を開発。鍵生成速度を従来比5倍に向上させることに成功した。
2025
材料科学
トポロジカル絶縁体ヘテロ構造における量子異常ホール効果の高温安定化
W. Zhang, M. Nakajima, et al.
Science Advances • 2025年9月
Bi₂Se₃/Cr₂Te₃ヘテロ構造において、従来比4倍高い温度での量子異常ホール効果の観測に成功。トポロジカル量子コンピューティング材料の実用化に向けた重要な知見を提供する。
2025
AI・ML
量子ニューラルネットワークにおける表現能力の解析：古典的モデルとの比較研究
K. Yamamoto, H. Sato, et al.
Quantum Machine Intelligence • 2025年7月
量子ニューラルネットワーク（QNN）の表現能力を理論的に解析し、特定の問題クラスにおいて古典的ニューラルネットワークに対する指数的優位性を厳密に証明した。
2025
セキュリティ
CRYSTALS-Kyberを用いたポスト量子TLS 1.4プロトコルの設計と性能評価
E. Sorokina, K. Nakajima, et al.
IEEE Transactions on Information Security • 2025年5月
NIST標準化予定のML-KEM（Kyber）を組み込んだTLS拡張プロトコルを設計し、既存インフラとの後方互換性を維持しながら量子耐性を実現する実装を提案した。
2024
量子技術
超伝導量子ビットの二量子ビットゲートフィデリティ99.9%超の達成：パルス最適化と校正手法
T. Tanaka, S. K. Mitchell, et al.
Physical Review Applied • 2024年12月
DRAGパルス整形と最適化制御理論を組み合わせた新手法により、CZゲートのフィデリティ99.91%を達成。フォールトトレラント量子計算の閾値を上回る性能を実証した。
2024
材料科学
グラフェン-超伝導体接合におけるアンドレーフ反射の量子干渉効果：近接効果の精密制御
W. Zhang, H. Nishi, et al.
Nano Letters • 2024年8月
グラフェンと超伝導体の界面で生じるアンドレーフ反射を精密に制御することで、マヨラナ準粒子的挙動の観測に成功。トポロジカル量子ビット実現への新経路を提示した。
2024
AI・ML
量子近似最適化アルゴリズム（QAOA）による組合せ最適化問題の実機検証
K. Yamamoto, T. Tanaka, et al.
PRX Quantum • 2024年6月
実機量子プロセッサ上でのQAOA実装において、MaxCut問題に対して古典グリーディアルゴリズムを上回る解品質を初めて実証。ノイズ耐性QAOAの実用性を示した。
2023
量子技術
イオントラップ量子コンピュータにおける並列多量子ビットゲートの実証
T. Tanaka, A. Ivanov, et al.
Nature Physics • 2023年11月
イオントラップシステムにおいて20量子ビットの同時並列操作を実現。レーザーパターニングと最適制御の組み合わせにより、スケーラブルな量子回路実行を実証した。
2023
セキュリティ
測定デバイス非依存量子鍵配送プロトコルの都市型光ファイバー網への実装実証
E. Sorokina, J. H. Wilson, et al.
Optica • 2023年8月
東京都心の既存光ファイバー網（100km区間）を用いてMDI-QKDプロトコルを実証。実用的な都市間量子セキュア通信インフラの構築可能性を世界で初めて示した。
2023
材料科学
二次元材料MoS₂における量子閉じ込め効果の精密分光測定と理論解析
W. Zhang, M. L. Chen, et al.
ACS Nano • 2023年5月
単層および積層MoS₂の量子閉じ込め効果を走査型トンネル分光で精密測定し、バンド構造の層数依存性を解明。2D材料量子デバイスの設計指針を提示した。
