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横浜国大、ダイヤ中の量子メモリによる量子誤り訂正に成功

発表日:2022年04月27日

世界初、ダイヤ中の量子メモリによる量子誤り訂正に成功

〜誤り耐性のある量子コンピュータへの道を拓く〜

<本研究のポイント>

●量子コンピュータを大規模化するためには、量子インターフェースによって量子ネットワークに接続し、分散処理化することが必要である。

●分散処理にはタイミング制御が不可欠であり、一時的に量子状態を保持する量子メモリを備えた量子インターフェースが必要である。

●一時的に保持した量子メモリに発生するエラーを自動的に量子誤り訂正することで、誤り耐性のある量子コンピュータやグローバルな量子インターネットへの道を拓く。

【研究概要】

横浜国立大学 大学院工学研究院/先端科学高等研究院の小坂 英男 教授らは、ダイヤモンド中の窒素および複数の炭素同位体からなる量子メモリをゼロ磁場下で制御することで、量子誤り訂正に世界で初めて成功しました。

研究グループは、ダイヤモンド中の窒素空孔中心(NV中心)(注1)(図1)を構成する窒素原子とその周囲にある複数の炭素同位体原子の核スピン(注2)集団を、量子情報を長時間保持するための論理的な量子メモリ(注3)として用い(図2)、操作エラーによって破壊された量子状態を自動的に訂正できることを実証しました(図3)。ゼロ磁場下のスピン集団を用いた量子誤り訂正は世界初です。

本研究により、ゼロ磁場下で動作する超伝導量子コンピュータを量子ネットワークに接続するために必要な量子インターフェースに、量子誤り耐性のある量子メモリを内蔵することができ、誤り耐性のある分散型量子コンピュータや大規模量子コンピュータネットワーク、さらにはグローバルな量子インターネットを実現するために不可欠な量子中継器(注4)の実現に道を拓きます。

本研究成果は2022年4月27日(英国時間)に、Nature Portfolioが発行するCommunications Physicsのオンライン版で公開されます。

※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。

添付リリース

https://release.nikkei.co.jp/attach/631479/01_202204281017.pdf

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