世界初、超伝導量子ビットの寿命を制限する欠陥の検出・識別に成功 ~実用的な量子プロセッサー実現に向けて前進~

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2022-12-22 日本電信電話株式会社,科学技術振興機構

日本電信電話株式会社と産業技術総合研究所は、超伝導磁束量子ビットを用いて、量子ビットの寿命を制限する2準位欠陥を検出・識別することに成功しました。

量子コンピューター実現に向けて、超伝導量子ビットは最も有望な構成要素の1つです。しかし、超伝導量子ビットに関する研究開発の著しい発展にもかかわらず、誤り耐性量子計算が困難である理由の1つは、量子ビットが量子情報を保持することのできる時間(寿命)の短さにあります。この量子ビットの寿命を制限している大きなノイズ源が、量子ビットを構成するジョセフソン接合の電荷揺らぎを引き起こす、2準位欠陥です。したがって、2準位欠陥の特性を理解し、低減することが、誤り耐性型量子計算に向けた超伝導量子プロセッサーの進展に必要です。

本研究では、理論的に予想されていたタイプの異なる2準位欠陥を実験的に識別する方法を提案し、実証しました。本手法により深まった欠陥の特性に対する理解を、試料作製にフィードバックし、作製プロセスや材料を最適化することにより、限りなく欠陥を少なくした長寿命な量子ビットの実現が期待されます。

本研究は、米国東部時間2022年12月21日、米国科学誌「PRX Quantum」にオンラインで掲載されます。

本研究の一部は、科学技術振興機構(JST) 戦略的創造研究推進事業 チーム型研究(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)」研究課題「超伝導量子ビットを用いた極限量子センシング(研究代表者:齊藤 志郎)」(No.JPMJCR1774)および、科学技術振興機構(JST) ムーンショット型研究開発事業「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(PD:北川 勝浩)」研究開発プロジェクト「超伝導量子回路の集積化技術の開発(PM:山本 剛)」研究開発課題「超伝導共振器を用いたボゾニックコードの研究開発(課題推進者:齊藤 志郎)」(No.JPMJMS2067)の支援を受けて行われました。

詳しい資料は≫

<論文タイトル>
“Identification of different types of high-frequency defects in superconducting qubits”
<お問い合わせ先>

<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

犬飼 孔(イヌカイ コウ)
科学技術振興機構 ムーンショット型研究開発事業部

<報道担当>
日本電信電話株式会社 先端技術総合研究所 広報担当
科学技術振興機構 広報課

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