アルゴンヌとインテル、シリコン量子プロセッサ共同開発(Argonne launches silicon quantum processor collaboration with Intel)

2026-01-06 アルゴンヌ国立研究所(ANL)

米国エネルギー省(DOE)傘下のQ-NEXT国立量子情報科学研究センターが主導し、Argonne National LaboratoryとIntelが協力して、シリコン量子ドットに基づく12量子ビット量子プロセッサの導入・運用に成功した。これは、既存のシリコン半導体製造技術を用いて量子ハードウェアを構築する実証的成果であり、従来の超伝導やイオントラップ方式とは異なるスケーラブルな量子ビット設計を可能にしている。Intelは300mmシリコンウェーハと極端紫外線(EUV)リソグラフィを用いた高収率製造能力を提供し、Argonneは装置の特性評価や系としての挙動解析を担当している。この成果は、Nature Communicationsにも初の共同研究成果として公表されており、今後、数百量子ビット以上へスケールアップするための材料特性評価や量子ビット制御の基礎データ提供につながると期待される。量子ドット技術は、従来のトランジスタ技術との親和性から、量子コンピューティングの実用化へ向けた重要なステップと位置づけられている。

<関連情報>

ゲルマニウムを含むシリコン量子井戸におけるバレー分割相関 Valley splitting correlations across a silicon quantum well containing germanium

Jonathan C. Marcks,Emily Eagen,Emma C. Brann,Merritt P. Losert,Talise Oh,J. Reily,Christopher S. Wang,Daniel Keith,Fahd A. Mohiyaddin,Florian Luthi,Matthew J. Curry,Jiefei Zhang,F. Joseph Heremans,Mark Friesen & M. A. Eriksson
Nature Communications  Published:06 December 2025
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-025-67325-z

アルゴンヌとインテル、シリコン量子プロセッサ共同開発(Argonne launches silicon quantum processor collaboration with Intel)

Abstract

Quantum dots in SiGe/Si/SiGe heterostructures host coherent electron spin qubits, which are promising for future quantum computers. The silicon quantum well hosts near-degenerate electron valley states, creating a low-lying excited state that is known to reduce spin qubit readout and control fidelity. The valley energy splitting is dominated by the microscopic disorder in the SiGe alloy and at the Si/SiGe interfaces, and while Si devices are compatible with large-scale semiconductor manufacturing, achieving a uniformly large valley splitting energy across a many-qubit device spanning mesoscopic distances is an outstanding challenge. In this work we study valley splitting variations in a 1D quantum dot array, formed in a Si0.972Ge0.028 quantum well, manufactured by Intel. We observe correlations in valley splitting, at both sub-100 nm (single gate) and  > 1 μm (device) lengthscales, that are consistent with alloy disorder-dominated theory and simulation. Our results develop the mesoscopic understanding of Si/SiGe heterostructures necessary for scalable device design.

0403電子応用
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