Origin Wukongでコヒーレント量子ルーティングを実証、ただし実用QRAMはまだ先

Origin Quantum、中国科学技術大学（USTC）などの研究チームが報告したのは、中国の第3世代超伝導量子コンピューター「Origin Wukong（悟空）」上での、バケツリレー型量子ランダムアクセスメモリー（QRAM）向けコヒーレント量子ルーターの実験実証です。

要点は、量子情報を重ね合わせの性質を保ったまま、アドレスに従って実チップ内で振り分けられることを測定した点にあります。これはQRAMを構成する重要な要素技術の検証ですが、すぐに使える大容量・耐故障型の量子メモリーが完成した、という意味ではありません。147

何が実証されたのか

• 単一の量子ルーターでは、情報伝送効率が最大で約98％に達したと報じられました。別の報道では、3台の単一ルーターにおける平均忠実度は約94.8％とされています。一方、参照可能なプレプリントの要旨は、個別ルーターの最大忠実度を95.74％と記しています。41
• 独立に構成した3台のルーターを接続し、2層のルーティングネットワークを実チップ上で構築しました。ランダムアクセス試験では、伝送効率が約93％、平均ルーティング忠実度が82.4％だったと報じられています。71
• 採用したのは、ルーターを二分木状に配置する「バケツリレー型」QRAMです。アドレスに応じて必要な経路を段階的に選ぶため、全メモリー経路を一斉に動かす設計より効率的なアドレッシングを目指せます。12

仕組み：浅い回路で量子状態を保ったまま振り分ける

今回のルーターは、超伝導デバイスの補助的な高エネルギー準位を一時的に使い、マイクロ波制御パルスで条件付き相互作用を起こす「transition-composite-gate」方式を採用しました。通常のデジタル量子ゲートを多数組み合わせて同じ操作を作る場合に比べ、回路深さを抑える狙いがあります。1

アドレス情報は、3準位系（qutrit）の隣接しない状態 |0⟩ と |2⟩ に符号化されます。この構成では「消去検出（eraser detection）」が可能になり、制御ミスやリークを示す一部のイベントを後選択で除外できます。完全な量子誤り訂正のように多数の追加量子ビットを必要とせず、一定の誤りフィルタリングを行う考え方です。1

重要なのは、アドレスが量子状態のままデータの行き先を指定でき、ルーティング操作が可逆的であることです。ルーターの木を深くするほど、通常のゲート分解では操作数、誤差、デコヒーレンスが積み重なります。今回の方式は、その問題を回路の浅さで緩和しようとするものです。1

「98％」を過大解釈してはいけない理由

98％は単一ルーターの情報伝送効率であり、大規模QRAM全体が同水準で動作することや、耐故障性能を示す数値ではありません。実際に、2層ネットワークの平均忠実度は82.4％まで下がっており、構成を連結したときに誤差が蓄積する難しさが表れています。71

それでも、単なるシミュレーションや孤立した部品試験ではなく、複数ルーターをカスケード接続して、実際の超伝導プロセッサ上でコヒーレントなアドレス制御ルーティングを測定したことには意義があります。中国国内で開発されたハードウェア上で、量子データを可逆的に動かす基盤機能を示した実験結果と位置付けられます。17

実用化へ残る課題

4層、8層とルーティング木を拡張するには、マイクロ波制御のクロストーク、極低温環境での安定動作、配線・制御・集積化のコスト、較正の複雑さ、そして忠実度の維持を解決する必要があります。現時点の証拠は、こうしたスケールアップの課題が解消されたことまでは示していません。12

なお、掲載誌については注意が必要です。周辺報道には Physical Review X 掲載との記述がありますが、参照可能な一次記録は2026年8月24日付のarXivプレプリントで、「Preprint: APS/123-QED」と表示されています。提供された資料だけでは、最終的な Physical Review X 論文の巻号やDOIを独立に確認できません。1