History of Quantum Error Correction／量子誤り訂正の歴史

このビデオでは、Turing 社 のサイモン・デビット博士をお招きし、QEC（Quantum Error Correction・量子誤り訂正）について 1997年から現在までの歴史について少しお話してもらいます。まず、Peter Shor（ピーター・ショア）が、はじめにビット反転と位相反転の誤り訂正を、いくつかの古典的な誤り訂正符号を特殊な方法で合体させることで実現した時の話から、Alexei Kitaev（アレクセイ・キタエフ）のトポロジカル誤り訂正に至るまでを解説してくれます。その間、Andrew Steane（アンドリュー・スティーン）、Ray Laflamme（レイモンド・ラフラム）、Wojciech Zurekといった物理学者たちの功績についても触れていきます。

ビデオに使われているアニメーションは、私達の同僚である Dominic Horsman博士が開発したものです。サイモンの話にもでてくるトポロジカル誤り訂正のスキームの一つを使って新しい計算手法を提案している私達の論文のために作りました。アニメーション中のボール一つ一つが量子ビットを表しています。大きいボールは量子データを保持しているもので、小さいボールは複数の量子ビットの集合からパリティを抽出する際に使うものです。光が明るくなっているのは、CNOTゲートの実行を示し、パリティの計算をしています。このビデオで紹介しているトポロジカル表面符号では、量子ビットの集合全体が、符号距離４で、一つの論理的な量子ビットを保持しているのがわかります。

デビット博士は、Turing社での仕事の傍ら、”Quantum Error Corretion for Beginners” （量子誤り訂正入門）も執筆しました。この本は、量子に関して十分に理解している研究者を対象としていますので、このコースを受講されている皆さんには少し高度な内容が含まれているかもしれません。でも、興味があればぜひ、手にとって見てください。

サイモンさんには、量子誤り訂正のセクション中、３回ほど登場していただきますが、このビデオは、その中で最初に登場していただいたビデオです。次のステップでは練習問題を通して、誤り訂正をご自身で体験していただき、その後でまた、サイモンさんに、今度は閾値と誤り伝搬についてのお話を伺います。そして最後の技術的な話題として、障害に耐性をもち、誤りが訂正されるような量子コンピュータにおける数値やアーキテクチャについて議論していきます。量子誤り訂正を学んだ後、このコースのまとめとして、量子コンピュータ業界全体のの現状について概観していきましょう。