NTT、未知ノイズの影響を抑えた高精度量子センシング技術を開発：量子コンピュータ

NTTは、産業技術総合研究所、大阪大学量子情報・量子生命研究センターと共同で、未知ノイズの影響を抑えて、高精度にセンシングできる量子センシング技術を開発した。

[MONOist]

　NTTは2022年12月16日、産業技術総合研究所、大阪大学量子情報・量子生命研究センターと共同で、未知ノイズの影響を抑えて、高精度にセンシングできる量子センシング技術を開発したと発表した。

　量子力学的な効果を応用して磁場や電場、温度などを検知する量子センシングは、既存のセンサーを上回る高い感度と空間分解能が期待されている。中でも量子もつれ状態を利用する手法は、より高精度なセンシングが可能になるが、一方で外部環境などで生じるノイズの影響を受けやすいという課題があった。

　今回の研究では、量子もつれ状態を用いたセンシングに対して未知ノイズが与える影響を、磁場センシングの数値シミュレーションによって評価した。その結果、未知ノイズのもとでは系統誤差が発生し、センシングの精度に大きな影響を与えることが分かった。

　また、未知ノイズの影響を低減するため、量子コンピュータにおける量子エラー抑制法の1つである仮想蒸留法を活用。ハードウェアに手を加えることなく、未知ノイズの影響を抑制できることを確認した。仮想蒸留法では、複数の量子状態同士を互いにダブルチェックさせ、ノイズの影響を減らすことができる。

既知ノイズによる統計誤差、未知ノイズによる系統誤差および本手法の概念図 出所：日本電信電話

　エラー抑制法を用いた本手法を磁場の量子センシングの数値シミュレーションに適用し、精度を評価した。その結果、未知ノイズの影響が抑制され、量子もつれ状態を構成する量子ビット数が多い時に、精度が向上することを実証した。

磁場センシングに本手法を適用した数値計算の結果［クリックで拡大］ 出所：日本電信電話

　研究チームでは今後、本手法の実証実験を進めるほか、複数の量子状態を準備せずに本手法を実施する改良などを検討するとしている。

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