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 基礎科学特別研究員、武田 健太 研究員、樽茶 清悟 グループディレクター、キューテックのジョルダノ・スカプッチ チームリーダーらの国際共同研究グループは、シリコン量子ドットデバイス中の電子スピンを用いて、高精度なユニバーサル操作を実証しました。
本研究成果は、シリコン量子ドットを用いた量子コンピューターの実現における課題の1つである「量子誤り訂正」の実行に指針を与えるもので、今後の研究開発を加速させるものと期待できます。
量子コンピューターは、その性質上誤りが生じやすく、意味のある複雑な量子計算を行うには、誤り訂正技術が必須と考えられています。誤り訂正に必要な要素として、基本操作である１、２量子ビット操作を高精度で行うことが挙げられますが、これまでシリコン量子コンピューターでは２量子ビット操作で十分な精度を実現できていませんでした。
今回、国際共同研究グループは、シリコン量子ドット中に閉じ込めた2つの電子スピンを誤り訂正が可能な高い精度で完全に操作することに世界で初めて成功しました。さらに、高精度での２量子ビットアルゴリズムの実行にも成功し、シリコン量子コンピューターで高精度な量子計算が可能なことを実証しました。
本研究は、科学雑誌「Ｎａｔｕｒｅ」（１月２０日号）の掲載に先立ち、オンライン版（２０２２年１月１９日付：日本時間１月２０日）に掲載されます。
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）」、ムーンショット型研究開発事業 目標６「２０５０年までに、経済・産業・安全保障を飛躍的に発展させる誤り耐性型汎用量子コンピュータを実現（プログラムディレクター：北川 勝浩）」の研究開発プロジェクト「大規模集積シリコン量子コンピュータの研究開発（プロジェクトマネージャー：水野 弘之）」、文部科学省光・量子飛躍フラッグシッププログラム（Ｑ－ＬＥＡＰ）技術領域「量子情報処理（主に量子シミュレータ・量子コンピュータ）（研究総括：伊藤 公平）」の研究課題「シリコン量子ビットによる量子計算機向け大規模集積回路の実現（研究代表者：森 貴洋）ＪＰＭＸＳ０１１８０６９２２８」、日本学術振興会（ＪＳＰＳ） 科学研究費補助金若手研究「シリコン量子ドット中の電子スピンを用いた量子計算基盤技術の高性能化に関する研究（研究代表者：野入 亮人）」による助成を受けて行われました。
＜プレスリリース資料＞
- 本文 ＰＤＦ（８６６ＫＢ）
＜論文タイトル＞
- “Fast universal quantum gate above the fault-tolerance threshold in silicon”
- ＤＯＩ：10.1038/s41586-021-04182-y
＜お問い合わせ先＞
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＜研究に関すること＞
野入 亮人（ノイリ アキト）
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 基礎科学
特別研究員武田 健太（タケダ ケンタ）
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 研究員
樽茶 清悟（タルチャ セイゴ）
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 グループ
ディレクターＧｉｏｒｄａｎｏ Ｓｃａｐｐｕｃｃｉ（ジョルダノ・スカプッチ）
キューテック チームリーダー
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＜ＪＳＴ事業に関すること＞
嶋林 ゆう子（シマバヤシ ユウコ）
科学技術振興機構 戦略研究推進部 グリーンイノベーショングループ
〒102-0076 東京都千代田区五番町７ Ｋ’ｓ五番町
Tel：03-3512-3531 Fax：03-3222-2066
E-mail：crest
jst.go.jp -
＜報道担当＞
理化学研究所 広報室 報道担当
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riken.jp科学技術振興機構 広報課
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