2026-07-10 時点レベル 3
ネイティブゲート
ネイティブゲートとは、量子チップが直接実行できるゲートの集合です — チップの固定的な物性ではなく今日のキャリブレーション（校正）によって定義され、回路からこの集合へはトランスパイルを通じてのみ到達できます。
どういう意味か
量子回路は通常HやCXといった教科書的なゲートで書かれますが、実際のチップはごく少数のネイティブゲートしか実行できません — 例えば一部の超伝導プラットフォームではPRXとCZです。トランスパイルは、回路を同じ抽象化レベルのまま、そのネイティブ集合だけで構成された等価な回路に書き換えます（TypeScript → JavaScriptのように。より低いレベルへ降りるコンパイルとは対照的です）。決定的に重要なのは、ネイティブ集合がシリコンの固定的な属性ではないことです：それはキャリブレーションによって定義されるため、同じチップでも日によってサポートするゲートが変わりえます。ここから3つの微妙な点が導かれます。第一に、ゲートのサポートは量子ビットごとに異なりえます — 量子ビット1・2・3・5はゲートAとBを、量子ビット4はBとCをサポートするかもしれません。第二に、2量子ビットのネイティブゲートは量子ビットではなく、量子ビットの間にある部品であるカプラに作用するため、「ゲートDは量子ビット1と3の間でサポート」と報告されます。第三に、ネイティブゲートでさえ依然として抽象化です：同じPRXゲートにもdrag_gaussian、drag_crf、drag_gaussian_sxといった複数のパルスレベルの実装が存在しえます。実用上の帰結：昨日の仮定ではなく、今日のキャリブレーションデータに対してトランスパイルしましょう。日常のたとえ
私はHとCXという言葉で手紙を書いたのに、このチップはPRXとCZという言葉しか理解しません — だから手紙を届けるには、チップ自身の語彙で書き直さなければなりません。そしてここに、ひとひねりがあります：チップの語彙は固定された辞書に印刷されているのではありません。今日のキャリブレーションがそれを決めるので、まったく同じチップが明日は別の言葉を「話す」かもしれないのです。
皮肉を含んだ語源をひとつ：「ネイティブ（native）」はラテン語のnativus「生まれつきの」に由来します — ところがネイティブゲートはまさに生まれつきではなく、キャリブレーションによって定義され、日ごとに変わりえます。韓国語・日本語・中国語ではこれを固有ゲート（「本来的に備わっている」）と訳しますが、同じ皮肉が宿っています：チップが「本来的に備えている」ものを、実際には今日のキャリブレーションが決めているのです。
よくある誤解
- ネイティブゲートはチップの固定的な物性ではありません — キャリブレーションが定義し、サポートされる集合は量子ビットごとに異なり、日ごとに変わりえます。
- 2量子ビットのネイティブゲートは量子ビット自体には作用しません — 量子ビットの間にある部品、カプラに作用します。だからこそ「ゲートDは量子ビット1と3の間でサポート」と報告されるのです。
- ネイティブゲートでさえ依然として抽象化です：同じPRXゲートに複数のパルス実装（drag_gaussian、drag_crf、drag_gaussian_sxなど）が存在しえます。
要点
- トランスパイルは回路のゲートを今日のネイティブゲート集合に変換します — TypeScriptからJavaScriptへのような、同一レベルの翻訳です。
- 3つの微妙な点：ゲートのサポートは量子ビットごとに異なり、2量子ビットゲートは量子ビット間のカプラに宿り、1つのネイティブゲートに複数のパルス実装がありえます。
- ネイティブ集合はキャリブレーションが定義するため、同じチップが明日は違う言葉を「話す」かもしれません — 今日のキャリブレーションデータに対してトランスパイルしましょう。
理解度チェック
あるチップのドキュメントに、現在PRXとCZのゲートをサポートしていると書かれています。最も正確な記述はどれですか？
- A.この集合はチップの恒久的な物理的属性である
- B.この集合は現在のキャリブレーションが定義しており、量子ビットごと・日ごとに異なりうる
- C.ユーザーがすべての回路をPRXとCZだけで手作業で書き直さなければならない
- D.PRXとCZはカプラではなく常に量子ビットに直接作用する
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答え: B. この集合は現在のキャリブレーションが定義しており、量子ビットごと・日ごとに異なりうる
理由: ネイティブゲート集合は固定的なシリコンの物性ではなくキャリブレーションが定義します：サポートは量子ビットごと・日ごとに変わりえ、CZのような2量子ビットゲートはカプラに作用し、書き換えを行うのはユーザーではなくトランスパイラです。
デバイスの報告が「ゲートDは量子ビット1で」でも「量子ビット3で」でもなく、「量子ビット1と3の間でサポート」と言えるのはなぜですか？
- A.ゲートDが測定操作だから
- B.2量子ビットのネイティブゲートは、2つの量子ビットをつなぐ部品であるカプラに作用するから
- C.量子ビット1と3が同じパルス実装を共有しているから
- D.ゲートDは物理的な位置を持たない純粋なソフトウェア構成物だから
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答え: B. 2量子ビットのネイティブゲートは、2つの量子ビットをつなぐ部品であるカプラに作用するから
理由: 2量子ビットのネイティブゲートは、量子ビットのペアの間にあるチューナブルカプラ上で実行されます。したがってサポートは量子ビット単位ではなく接続単位で報告されるのが自然です。
前提となる概念
Which gate sets are native is calibration- and vendor-defined and changes over time; concept text is explicit about this. Re-verified 2026-07-10: no material drift.