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理研と東大など、半導体量子ビットの量子非破壊測定に成功

2019/4/16 0:05
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発表日:2019年4月16日

半導体量子ビットの量子非破壊測定に成功

-半導体量子コンピュータのエラー訂正回路実装に道筋-

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中島峻研究員、野入亮人特別研究員、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(研究当時))、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]デバイスにおいて、電子スピン[2]量子ビット[3]の量子非破壊測定[4]に成功しました。

本研究成果は、半導体量子コンピュータ[5]の必須要素である「量子ビットの低エラー読み出し」と「量子エラー訂正[6]」の実現に道筋を示したといえます。

汎用量子コンピュータの実現には、量子ビットの高精度な制御と読み出しを用いて、量子エラー訂正回路を実装することが必要不可欠と考えられています。

しかし、従来の電子スピン量子ビット読み出し手法では、エラー率を十分に低減することが原理的に困難でした。また、量子エラー訂正に必要とされる量子非破壊性[7]は、これまでに実証されていませんでした。

今回、国際共同研究グループは、高精度制御に適した「電子スピン量子ビット」と高速読み出しに適した「補助量子ビット」を結合したハイブリッドデバイスを用いて、補助量子ビットの測定を通じた電子スピン量子ビットの量子非破壊測定に成功しました。さらに、非破壊性を応用して測定を繰り返すことで、読み出しエラー率を指数関数的に低減できることを実証しました。

本研究は、英国の科学雑誌『Nature Nanotechnology』の掲載に先立ち、オンライン版(4月15日付け:日本時間4月16日)に掲載されます。

*図は添付の関連資料を参照

*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。

https://release.nikkei.co.jp/attach_file/0507458_01.JPG

添付リリース

https://release.nikkei.co.jp/attach_file/0507458_02.pdf

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