量子ビット操作精度で世界新記録を樹立(Oxford physicists set new world record for qubit operation accuracy)

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2025-06-10 オックスフォード大学

量子ビット操作精度で世界新記録を樹立(Oxford physicists set new world record for qubit operation accuracy)
Photograph of the Oxford University team’s ion trap chip. Credit: Dr Jochen Wolf and Dr Tom Harty.

オックスフォード大学の研究チームは、量子ビット(qubit)操作の精度で世界記録を更新し、エラー率0.000015%(約670万回に1回の誤り)を達成した。カルシウムイオンを用いた捕捉型qubitに対し、従来のレーザー制御ではなく、より安定で安価な電子信号による制御を採用。磁気遮蔽や極低温を用いずに高精度を実現し、量子コンピュータの実用化に向けた大きな一歩となった。この高精度により、エラー訂正に必要な補助qubitの数が減少し、量子システムの規模とコストが大幅に抑えられる。一方、多qubit間の操作精度は依然として課題が残る。研究成果は『Physical Review Letters』に掲載予定。

<関連情報>

10-7レベルの誤差を持つ単一量子ビットゲート Single-qubit gates with errors at the 10−7 level

M. C. Smith, A. D. Leu, K. Miyanishi, M. F. Gely, and D. M. Lucas
Physical Review Letters  Accepted: 19 May, 2025
DOI: https://doi.org/10.1103/42w2-6ccy

Abstract

We report the achievement of single-qubit gates with sub-part-per-million error rates, in a trapped-ion 43Ca+ hyperfine clock qubit. We explore the speed/fidelity trade-off for gate times 4.4≤≤35⁢μs, and benchmark a minimum error per Clifford gate of 1.5⁢(4)×10−7. Calibration errors are suppressed to $ less than 10^{-8},⁢⁢⁢⁢⁢⁢⁢⁢⁢⁢⁢⁢⁢⁢⁢ℎ⁢⁢⁢⁢⁢(T_{2}$ s), leakage, and measurement as the dominant error contributions. The ion is held above a microfabricated surface-electrode trap which incorporates a chip-integrated microwave resonator for electronic qubit control; the trap is operated at room temperature without magnetic shielding.

1601コンピュータ工学
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