発表日:2022年12月16日

世界初、未知ノイズの影響を削減可能な量子センシングアルゴリズムを考案

〜高精度な量子センシングをハードウェアの改善なしに実現〜

日本電信電話株式会社（本社:東京都千代田区、代表取締役社長:島田　明、以下「NTT」）と国立研究開発法人 産業技術総合研究所（以下「産総研」）、国立大学法人 大阪大学量子情報・量子生命研究センター（以下「大阪大学」）は、量子状態を用いた高精度なセンシング（以下、「量子センシング」）（※1）を可能とするアルゴリズムを考案しました。量子センシングにおいては、未知ノイズ（※2）が精度に大きく影響を与えるため、その影響の削減が重要です。そこで、本アルゴリズムでは、量子コンピュータ（※3）実現のため考案されている量子エラー抑制法（※4）を活用することで、未知ノイズの影響が大幅に削減可能であることを世界で初めて確認しました。これにより、ハードウェアに手を加えることなく、より高精度な量子センシングを実現できます。

1.背景・経緯

磁場、電場、温度などのさまざまな情報を高い精度で得られるセンシング技術は、情報化が加速する社会の基盤技術の一つとして、その重要性がますます高まっています。特に、医療、生体、材料工学などの分野では、磁場のセンシング情報から物質の内部情報を得る核磁気共鳴画像法（MRI）や、人や動物の脳から生じる電気活動を検知して脳の状態をセンシングする脳波計など広い応用例があり、より小さい領域を、高い精度で検知できるセンサーの開発が待ち望まれています。

近年、量子センシングは既存のセンサーの感度と空間分解能を上回ると期待されており、世界中で研究が行われています。量子センシングでは、大きく分けて、2種類の手法が研究されています。重ね合わせ状態を用いる手法と量子もつれ状態（※5）を用いる手法です。

ノイズのない理想的な状況であれば、量子もつれ状態を用いる手法は、重ね合わせ状態を用いた手法と比べて何桁も精度が向上することが知られています。ところが、量子もつれ状態を用いる手法は、外部環境との相互作用やハードウェアの不完全性などによって生じるノイズの影響を受けやすく、その影響を削減することが課題です。

＊以下は添付リリースを参照

リリース本文中の「関連資料」は、こちらのURLからご覧ください。

添付リリース

https://release.nikkei.co.jp/attach/646347/01_202212161650.pdf