半導体量子コンピューターの大規模化に向けて前進
2021-05-06 理化学研究所,科学技術振興機構,シドニー大学,ルール大学 ボーフム校
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小嶋 洋平 研修生、中島 峻 上級研究員、樽茶 清悟 グループディレクター、シドニー大学のシュテフェン・バートレット 教授、ルール大学 ボーフム校のアンドレアス・ウィック 教授らの国際共同研究グループは、半導体量子ドット中の電子スピン量子ビットを用いた「確率的テレポーテーション」に成功しました。
本研究成果は、半導体量子コンピューターの大規模化において重要なステップである、３量子ビットのアルゴリズムを実現したものです。これにより大規模な量子計算に向けた研究開発が一層進むと期待できます。
近年、大規模量子計算に向けた研究開発が進む中、半導体量子コンピューターではこれまでに１つあるいは２つの量子ビットを用いたアルゴリズムを中心に実現されていました。次の段階として３つの量子ビットを用いたアルゴリズムの実現が望まれていましたが、その制御難易度から実現例はごくわずかでした。
今回、国際共同研究グループは３つの電子スピン量子ビットを用いて、「量子テレポーテーション」と呼ばれるアルゴリズムを実行し、ある量子ビットの状態を他の量子ビットへと転写することに成功しました。
本研究は、科学雑誌「ｎｐｊ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ」（２０２１年５月６日付：日本時間）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）」、文部科学省 光・量子飛躍フラッグシッププログラム（Ｑ－ＬＥＡＰ） 基礎基盤研究「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）」、日本学術振興会（ＪＳＰＳ） 特別研究員奨励費「半導体量子ドット系における電子スピンを用いた量子テレポーテーションの実装（研究代表者：小嶋 洋平）」、科学研究費補助金基盤研究Ｂ「電子スピン量子計算の実現に向けたフィードフォワード制御（研究代表者：中島 峻）」、の支援を受けて行われました。
＜論文タイトル＞
- “Probabilistic teleportation of a quantum dot spin qubit”
- ＤＯＩ：10.1038/s41534-021-00403-4
＜お問い合わせ先＞
＜研究に関すること＞
小嶋 洋平（コジマ ヨウヘイ）
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 研修生
中島 峻（ナカジマ タカシ）
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 上級研究員
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
Stephen. D. Bartlett（シュテフェン・バートレット）
シドニー大学 教授
Andreas Wieck（アンドレアス・ウィック）
ルール大学 ボーフム校 教授
＜ＪＳＴ事業に関すること＞
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
嶋林 ゆう子（シマバヤシ ユウコ）
＜報道担当＞
理化学研究所 広報室 報道担当
科学技術振興機構 広報課
