最大の難関「エラー訂正」を実行する新手法

物理法則によれば，禁じられていないことは必ず起こる。したがってエラーは避けられない。言語や料理，コミュニケーション，画像処理など，あらゆるところにエラーは存在する。もちろんコンピューターにも。エラーを抑制あるいは訂正することで，社会は動き続けている。DVDは傷がついても再生できる。QRコードは不鮮明だったり破れていたりしても読み取り可能だ。宇宙探査機が撮った画像は，何百万kmもの距離を伝わってきてもちゃんと鮮明だ。エラー訂正は情報技術において最も基本的な概念の1つである。エラーは避けられないかもしれないが，修正もできるのだ。

エラーは不可避という法則は，量子コンピューターにも当てはまる。最近登場したこのマシンは，基本的な物理法則を利用することで，古典コンピューターには手に負えない問題を解く。科学やビジネスに与える影響は非常に大きい。しかしその威力には著しい脆弱性が伴っている。量子コンピューターに生じる計算エラーは古典コンピューターでは知られていない種類のもので，通常のエラー訂正技術では対応できない。

私は現在，物理学者としてIBMで量子コンピューティングの研究に携わっているが，最初からこの分野を研究していたわけではない。当初は凝縮系物理学の理論が専門で，超電導など物質の量子力学的挙動を調べていた。当時はそれが私を量子コンピューティングに結びつけることになるとは思ってもいなかった。つながりができたのは，私が一時期，研究を中断して米国務省で科学政策の仕事に就き，その後，国防高等研究計画局（DARPA）と情報高等研究開発活動（IARPA）で働いていたときだ。そこで私は，自然界の基本原理を利用して新技術を開発する方法を探索した。

続きは日経サイエンス2022年8月号にて