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理研・東大など、半導体量子ビットによるハイブリッド量子計算手法を実証

2018/11/29 19:00
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発表日:2018年11月29日

半導体量子ビットによるハイブリッド量子計算手法の実証

-半導体量子コンピュータの主要な課題解決に指針-

理化学研究所(理研)創発物性科学研究センター量子機能システム研究グループの野入亮人特別研究員、中島峻研究員、樽茶清悟グループディレクター(東京大学大学院工学系研究科教授)、量子システム理論研究チームのダニエル・ロスチームリーダー(バーゼル大学物理学科教授)、ルール大学ボーフム校のアンドレアス・ウィック教授らの国際共同研究グループ(※)は、半導体量子ドット[1]デバイス中の電子スピン[2]を用いて、異なる二つの方式のスピン量子ビット[3]を結合させることに成功しました。

本研究成果は、半導体量子ドットを用いた量子コンピュータ[4]の実現に必須の要素である「高精度制御」と「高速読み出し」の両立に道筋を示したといえます。

半導体量子コンピュータの設計では、一つの量子ビットを構成する電子スピンの数に応じて、さまざまな方式の量子ビットが研究されてきました。各方式には一長一短があるものの、従来これらの方式には互換性がなく、それぞれの利点を生かすことは困難と考えられていました。

今回、国際共同研究グループは、高精度制御に適した「スピン1/2量子ビット[5]」と高速読み出しに適した「ST量子ビット[6](一重項-三重項量子ビット)」を結合させ、両方式の互換性を確保することに成功しました。さらに、これらの量子ビット間で「量子もつれ[7]」を生成する「論理ゲート制御」を実証し、スピン量子ビットの主要な課題である高精度制御と高速読み出しの両立が可能であることを示しました。

本研究は、英国の科学雑誌『Nature Communications』オンライン版(11月29日付け:日本時間11月29日)に掲載されます。

*図は添付の関連資料を参照

※国際共同研究グループ

・理化学研究所 創発物性科学研究センター

 量子機能システム研究グループ

  特別研究員 野入 亮人(のいり あきと)

  研究員 中島 峻(なかじま たかし)

  研究員 米田 淳(よねだ じゅん)

  グループディレクター 樽茶 清悟(たるちゃ せいご)(東京大学大学院 工学系研究科 教授)

 量子システム理論研究チーム

  上級研究員 ピーター・スタノ(Peter Stano)

  チームリーダー ダニエル・ロス(Daniel Loss)(バーゼル大学 物理学科 教授)

・ルール大学 ボーフム校

 教授 アンドレアス・ウィック(Andreas Wieck)

※研究支援

 本研究は、科学技術振興機構(JST)戦略的創造研究推進事業 CREST「量子状態の高度な制御に基づく革新的量子技術基盤の創出(研究総括:荒川泰彦)」の研究課題「スピン量子計算の基盤技術開発(研究代表者:樽茶清悟)」、日本学術振興会(JSPS)科学研究費補助金基盤研究 S「量子対の空間制御による新規固体電子物性の研究(研究代表者:樽茶清悟)」、革新的研究開発プログラム(ImPACT)「量子人工脳を量子ネットワークでつなぐ高度知識社会基盤の実現(プログラム・マネージャー:山本喜久)」の研究課題「量子ドット量子シミュレータ(研究代表者:樽茶清悟)」による支援を受けて行われました。

*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。

http://release.nikkei.co.jp/attach_file/0496893_01.jpg

添付リリース

http://release.nikkei.co.jp/attach_file/0496893_02.pdf

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