量子コンピューティング・イノベーションの特許取得 – 第3部：表面符号における論理量子ビットの実装

Sinan Utku 著

例 2：表面符号における論理量子ビットの実装

表面符号は、フォールトトレラントな量子コンピューティングで使用される可能性が高い、有望な量子誤り訂正符号のクラスです。表面符号では、多くの物理データ量子ビットが非局所的かつトポロジカルに保護された方法で論理量子ビットを集合的にエンコードし、物理的なエラーに対して堅牢にします。量子ビットは、データ量子ビットがアンシラ（測定）量子ビットと交互に配置された平面などの表面格子上に配置されます。これらの測定量子ビットは、隣接するデータ量子ビットと相互作用してスタビライザー測定を実行し、エンコードされた論理状態を崩壊させることなくエラーシンドロームを抽出します。シンドロームはエラーの存在と場所を明らかにし、古典的なデコードアルゴリズムを使用して推測および修正することができます。

具体的には、量子コンピュータは、論理量子ビットを構築し、それをエラーなしで維持するために、以下の機能を実行する場合があります。

• 二次元格子構造上に複数のデータ量子ビットを構成する；
• アンシラ量子ビットをデータ量子ビットと交互に配置し、アンシラ量子ビットが隣接するデータ量子ビットのスタビライザーを測定するように構成する；
• アンシラ量子ビットに対して定期的にスタビライザー測定を行い、データ量子ビットのエラーを検出する；
• スタビライザー測定の結果に基づいてエラーシンドロームを特定する；および
• エラーシンドロームに基づいてデータ量子ビットに修正操作を適用する。

このような発明の特許適格性は、少なくとも2つの根拠に基づいて異議を申し立てられる可能性があります。第一に、この発明は主に、冗長ビットを含む誤り訂正スキームに向けられています。この概念は、通信や古典的な計算技術において古くから知られ、広く使用されてきました。したがって、この発明は、冗長ビットを使用した誤り訂正という抽象的なアイデアに向けられていると判断される可能性があります。特定の量子コンピュータのハードウェアプラットフォームやコンポーネントセットに特定されていない場合、この可能性は高まります。一般的に、ハードウェア要素を含めることで、発明が特許適格であると判断される可能性が高まります。[i] 最後に、上記の法律の発明の明細書だけに基づくと、Mayo/Alice の枠組みのステップ 2 に基づき、抽象的なアイデアに向けられているにもかかわらず、発明を適格な主題に変換する発明の要素があるという有力な主張は、おそらくできないでしょう。上記の特定された発明は、間違いなく古典的なコンピューティングで古くから使用されてきた誤り訂正の概念に基礎を置いています。

抽象性を理由とする発明の特許適格性への異議に対し、特許権者は、表面符号が発明の量子コンピュータを改善すると主張することができます。一般に、発明が既存の技術プロセスを改善すること、または発明を実行する装置を改善することを示すことは、特許適格性を実証する上で役立ちます。[ii] この例の発明は、広く「量子コンピューティングシステム」に向けられています。特許権者は、表面符号とそれによって得られる論理量子ビットが量子コンピューティングシステムの機能を向上させると合理的に主張することができます。[iii] このような主張に基づいて、発明が特許適格であると認められる可能性があります。