QbloxとRiverlane、リアルタイムQECループを実証　符号距離9で11.886マイクロ秒、訂正性能は未提示

QbloxとRiverlaneは、量子ビット量子ビットQuantum Bit / Qubit量子コンピュータで情報を表す基本単位。0と1のどちらかだけでなく、それらを重ね合わせた量子状態を取れる。QI補足量子ビット数が多いほど必ず高性能とは限らない。誤り率、接続性、コヒーレンス時間や論理量子ビット数も重要になる。の読み出しからシンドローム生成、デコード、条件付き補正までを含むリアルタイム量子誤り訂正量子誤り訂正Quantum Error Correction / QEC複数の物理量子ビットに情報を分散して持たせ、量子状態を直接壊さずにエラーを検出・訂正する技術。QI補足実施しただけで実用的な耐障害性が得られるわけではない。論理エラー率が物理エラー率より改善しているかが重要になる。（QEC）のフィードバックループを物理ハードウェア上で実証した。実量子ビットの出力ではなくエミュレートした測定データを使い、Surface-17で6.886マイクロ秒、Surface-161で11.886マイクロ秒の総往復遅延を記録した。

発表概要

実証では、Qbloxの量子制御システム「Cluster」とRiverlaneのQECシステム「Deltaflow 2」を、制御装置とデコーダーを接続するオープン規格「QECi」で連携させた。Qblox側が測定データからシンドロームを生成してDeltaflow 2へ送り、デコード結果に基づく補正命令を制御シーケンサーへ戻した。 対象は回転平面表面符号表面符号Surface Code / Surface Quantum Error-Correcting Code量子ビットを格子状に配置し、局所的な測定を繰り返して誤りを検出・訂正する代表的な量子誤り訂正符号。QI補足実装しやすさから有力視されるが、必要な物理量子ビット数はエラー率や符号距離などで大きく変わる。企業発表では「何個で1論理量子ビットか」の前提確認が重要。の符号距離3、5、7、9で、Surface-17、Surface-49、Surface-97、Surface-161の4構成を試験した。読み出し積分時間を含む総往復遅延は、Surface-17の6.886マイクロ秒からSurface-161の11.886マイクロ秒までで、全構成が発表上の短期目標である20マイクロ秒以内に収まった。 Qblox側の遅延は、物理量子ビット物理量子ビットPhysical Qubit量子プロセッサ上で実際に作られ、操作される個々の量子ビット。論理量子ビットを構成するためにも使われる。QI補足搭載数が多くても、そのまま実用計算能力を意味しない。誤り率や接続性、論理量子ビットに必要な個数も重要になる。数が17から161へ増える間に1.114マイクロ秒から1.220マイクロ秒となり、増加は106ナノ秒だった。また、Deltaflow 2は5万回のQECサイクルを連続処理した。ただし、今回使われたのはエミュレートした量子ビット測定データであり、実量子ビットを用いたQEC性能を示す結果ではない。

重要ポイント

• 読み出し、シンドローム生成、デコード、条件付き補正からなるQECの完全なフィードバック経路をハードウェア上で構成した
• Surface-17の総往復遅延は6.886マイクロ秒、Surface-161では11.886マイクロ秒だった
• Qblox側の遅延は物理量子ビット数が17から161へ増えても106ナノ秒の増加にとどまった
• Deltaflow 2は5万回のQECサイクルを連続処理し、シンドローム生成速度に追随した
• QECiの完全な仕様に対応する一方、実証には実量子ビット出力ではなくエミュレートした測定データを使用した

技術・事業上の意味

技術面では、符号距離と物理量子ビット数が増えても制御系の遅延をほぼ一定に保ち、デコーダー側の処理時間を含む完全なQECループを20マイクロ秒以内で動作させた点に意味がある。制御系とデコーダーを分離した構成により、デコーダーの改善を総往復遅延の短縮へ反映しやすいことも示した。 事業面では、QECiを介して異なる制御装置とデコーダーを接続する構成が、特定の符号やワークフローに固定されない統合の基盤になり得る。ただし、実量子ビット、複数のCluster、符号距離9を超える規模で同様の性能を維持できるかは今回の発表では示されていない。

今後の注目点

次の焦点は、実量子ビットの測定データを使った場合にも同程度の遅延で安定して補正ループを回せるかである。符号距離9を超える構成や複数Cluster接続時の遅延、長時間運転での処理追随性も重要な判断材料となる。さらに、表面符号以外の符号や別のQECi対応デコーダーとの相互運用結果が公開されれば、規格の汎用性を評価しやすくなる。

✍️ Quantum Indexの視点

今回の実証で最も注意すべきなのは、QECQEC量子誤り訂正 / Quantum Error Correction / QEC複数の物理量子ビットに情報を分散して持たせ、量子状態を直接壊さずにエラーを検出・訂正する技術。QI補足実施しただけで実用的な耐障害性が得られるわけではない。論理エラー率が物理エラー率より改善しているかが重要になる。ループの「速さ」は詳しく示されている一方、そのループがどれだけ「正しく」誤りを訂正できたかが示されていない点だ。エミュレートした測定データを使い、シンドローム生成からデコード、条件付き補正までを符号距離9でも11.886マイクロ秒で処理したことは、リアルタイム制御基盤として一定の意味がある。

しかし、発表には訂正前後の論理エラー率、デコード精度、誤訂正率などの指標がない。したがって、低遅延化が十分な訂正性能を維持した上で達成されたのかは判断できない。これは、AIモデルの高速化で処理速度や計算量の改善だけを示し、精度がどの程度維持されたかを示さない評価に近い。速く結果を返せても、その結果の正しさを同時に確認できなければ、システム全体の性能向上とは評価しにくい。

特にQbloxは、Deltaflow 2の更新によってSurface-17の往復遅延が8.308マイクロ秒から6.886マイクロ秒へ約17％短縮したとしている。だが、その最適化前後でデコード性能が維持されたかを示す数値は掲載されていない。精度を犠牲にした高速化だったとする根拠はない一方、その可能性を排除できる評価結果も今回の発表からは確認できない。

5万QECサイクルの連続処理についても、示しているのは主に処理系がデータ生成速度に追随できるというスループットスループットThroughput一定時間あたりに処理できる仕事量を示す指標。量子計算では、回路やジョブをどれだけ速く繰り返し実行できるかなどを表す。QI補足スループットの定義や単位は企業・システムごとに異なる。比較する際は、単なる実行回数だけでなく、回路規模や精度、待ち時間などの条件も確認したい。性能だ。5万サイクルにわたり量子情報のエラーをどれだけ抑えられたかを意味するものではない。

今後この成果をQECシステムとして評価するには、実量子ビット量子ビットQuantum Bit / Qubit量子コンピュータで情報を表す基本単位。0と1のどちらかだけでなく、それらを重ね合わせた量子状態を取れる。QI補足量子ビット数が多いほど必ず高性能とは限らない。誤り率、接続性、コヒーレンス時間や論理量子ビット数も重要になる。での実証以前に、少なくとも同じエミュレート環境でレイテンシーとデコード精度、論理エラー率をセットで示す必要がある。低遅延と訂正性能を両立できていることが確認されて初めて、「高速なフィードバックループ」から「高性能なQECシステム」へ評価を進められる。

NETWORKQbloxを取り巻く業界ネットワークを見る →

関連記事

• Infleqtion、国内初のフルスタック中性原子量子コンピューター「Shunkai」の稼働を支援
• Yaqumo、富士通と中性原子量子コンピューターの実機検証　STARアーキテクチャとクラウド基盤を接続
• XanaduとASML、光量子チップの光損失低減へ先端リソグラフィーで協業

出典

発表元の記事を読む（Qblox）

発表元の記事を読む（Riverlane）