Universal logic with encoded spin qubits in silicon

2023年2月に科学雑誌ネイチャーにUniversal logic with encoded spin qubits in siliconという論文が掲載されました。

論文概要

1. 従来の課題：

   • 量子計算は特定の問題で高速化が期待できるが、ノイズやエラーに弱い
   • マイクロ波制御に起因する相関エラーが、多くの量子ビット技術での大きな課題
   • フォールトトレランス（エラー耐性）の実現が困難

2. 新しいアプローチ：

   • エネルギー縮退した量子ビット状態を使用
   • 最近接の電子スピン間の部分的な交換（部分交換）による制御
   • マイクロ波の代わりに電圧パルスのみを使用
   • 6個のシリコン量子ドットで実証

3. 実証された性能：

   • 制御NOTゲート操作で96.3%の精度
   • SWAPゲートで99.3%の精度
   • 従来のマイクロエレクトロニクス技術との互換性が高く、2次元への拡張が可能

4. 利点：

   • マイクロ波関連のエラーを回避
   • 全て電気的な制御が可能
   • クロストークが少ない
   • 特定のエラー源に対する耐性を設計可能
   • スケーラブルなフォールトトレランスへの有望な道筋を提供

この新しいアプローチは、量子計算の実用化に向けた重要な進展を示しています。特に、エラー制御とスケーラビリティの両面で、従来技術の課題を克服する可能性を持っています。

著者たち

• HRL Laboratoriesの最新の進展と成果
  HRL Laboratories, LLCは、量子情報や半導体技術の分野での研究を行っている先進的な研究機関です。特に、量子ビットや量子デバイスの開発において重要な役割を果たしています。

• Aaron J. Weinsteinの研究
  Aaron J. Weinsteinは、量子測定や機械的な量子状態の研究において著名な研究者です。彼の最近の研究では、機械的な共鳴器の量子スキューズ状態に関する測定が行われており、これは量子情報処理における新たな可能性を示唆しています。

• Matthew D. Reedの貢献
  Matthew D. Reedは、HRL Laboratoriesでの研究を通じて、量子デバイスの制御や新しい材料の開発に取り組んでいます。彼の研究は、特に超伝導量子ビットや半導体量子ドットに関連しており、これらの技術は量子コンピュータの実現に向けた重要なステップです。

• Aaron M. Jonesの業績
  Aaron M. JonesもHRL Laboratoriesの一員として、量子デバイスの設計と性能評価に関する研究を行っています。彼の研究は、量子情報の伝送や処理における新しいアプローチを提供しており、特に自律型レーダーシステムにおける応用が期待されています。

• まとめ
  これらの研究者たちは、量子技術の最前線で活躍しており、彼らの成果は量子コンピュータや量子通信の発展に寄与しています。HRL Laboratoriesは、今後も革新的な研究を続け、量子技術の進展に貢献していくことでしょう。