理化学研究所（理研） 量子コンピュータ研究センター 半導体量子情報デバイス研究チームの小林 嵩 研究員、樽茶 清悟 チームリーダーらの研究チームは、シリコン中の電子スピンによる量子ビットを測定結果に基づくフィードバック操作によって初期化する技術を開発しました。
本研究成果は、量子コンピューターを実装する上で解決すべきデバイスの不完全性に対する処方箋を示しており、大規模な量子コンピューターの実現に貢献すると期待できます。
量子コンピューターのフィードバック操作は、量子誤り訂正を始めとした重要なプロトコルに要求される技術です。しかし、デバイスの不完全性により量子ビット測定が不正確な場合に必要な操作を実行できないことが予想され、実装への障害となっていました。
今回研究チームは、シリコン量子ビットのフィードバック操作を実現し、それを量子ビットの初期化処理に利用して性能を評価しました。問題であった量子ビット状態の推定の精度を、量子非破壊測定を繰り返すことで向上させ、量子ビット測定が不正確な場合でも高い成功率で量子ビットを動的に初期化することに成功しました。
本研究は、科学雑誌「ｎｐｊ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ」オンライン版（現地時間２０２３年６月１日付）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（Ｎｏ．ＪＰＭＪＣＲ１６７５、研究代表者：樽茶 清悟）」、戦略的創造研究推進事業 個人型研究（さきがけ）の「革新的な量子情報処理技術基盤の創出」研究領域（Ｎｏ．ＪＰＭＪＰＲ２０１７）および「情報担体とその集積のための材料・デバイス・システム」研究領域（Ｎｏ．ＪＰＭＪＰＲ２１ＢＡ）、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「拡張性のあるシリコン量子コンピュータ技術の開発（Ｎｏ．ＪＰＭＪＭＳ２２６Ｂ、プロジェクトマネージャー：樽茶 清悟）」、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（Ｎｏ．ＪＰＭＸＳ０１１８０６９２２８、研究代表者：森 貴洋）」、日本学術振興会（ＪＳＰＳ） 科学研究費助成事業（Ｎｏ．１７Ｋ１４０７８、１８Ｈ０１８１９、１９Ｋ１４６４０、２０Ｈ００２３７、２２Ｈ０１１６０、２３Ｈ０１７９０、２３Ｈ０５４５５）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（６００ＫＢ）
＜論文タイトル＞
- “Feedback-based active reset of a spin qubit in silicon”
- ＤＯＩ：10.1038/s41534-023-00719-3
＜お問い合わせ先＞
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＜研究に関すること＞
小林 嵩（コバヤシ タカシ）
理化学研究所 量子コンピュータ研究センター 半導体量子情報デバイス研究チーム 研究員
樽茶 清悟（タルチャ セイゴ）
理化学研究所 量子コンピュータ研究センター 半導体量子情報デバイス研究チーム チームリーダー
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＜ＪＳＴ事業に関すること＞
安藤 裕輔（アンドウ ユウスケ）
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：03-3512-3526 Fax：03-3222-2066
E-mail：presto
jst.go.jp櫻間 宣行（サクラマ ノリユキ）
科学技術振興機構 ムーンショット型研究開発事業部
〒102-0076 東京都千代田区五番町７ Ｋ’ｓ五番町
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＜報道担当＞
理化学研究所 広報室 報道担当
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