電子オンネオン量子ビットの高い拡張性を確認(A quieter world for quantum)

2026-04-29 アルゴンヌ国立研究所(ANL)

Argonne National Laboratoryの研究チームは、量子コンピュータや量子センサーの性能を低下させる「ノイズ」を大幅に抑制する新技術を開発した。量子デバイスは極めて微弱な量子状態を利用するため、周囲の電磁ノイズや振動、熱揺らぎの影響を受けやすく、量子ビット(qubit)の安定性維持が大きな課題となっている。研究では、特殊材料や低温環境制御、遮蔽技術を組み合わせることで、外部干渉を最小化し、量子状態の保持時間や測定精度を向上させた。これにより、量子計算の誤り率低減や高感度量子センサー実現への道が開かれる可能性がある。研究者らは、この「静かな量子環境」の構築が、次世代量子ネットワーク、暗号通信、精密計測技術など幅広い分野の基盤技術になると期待している。また、量子システムの大規模化や実用化に向けた重要なステップとして位置付けられている。

電子オンネオン量子ビットの高い拡張性を確認(A quieter world for quantum)
A quiet qubit: An electron (represented by the ball) is controlled by a resonator (red wires) above a solid neon surface (the transparent square piece under the ball). Noise (disturbances) in the environment (represented by the distortion) becomes quiet around the electron and neon (clear area). (Image by Xu Han/Argonne National Laboratory.)

<関連情報>

100 mK以上の温度における電子量子ビットの耐ノイズ性ホストとしての固体ネオン Solid neon as a noise-resilient host for electron qubits above 100 mK

Xinhao Li,Christopher S. Wang,Brennan Dizdar,Yizhong Huang,Yutian Wen,Wei Guo,Xufeng Zhang,Xu Han,Xianjing Zhou & Dafei Jin
Nature Electronics  Published:29 April 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s41928-026-01613-4

Abstract

Solid neon can be used as a solid host for single-electron qubits. At temperatures of around 10 mK, electron-on-solid-neon charge qubits exhibit long coherence times and high operation fidelities. However, a systematic characterization of the noise features of such systems is needed for the development of scalable quantum information architectures. Here we show that solid neon can be used as a noise-resilient host for electron qubits above 100 mK. We examine the resilience of solid neon against charge and thermal noise when electron-on-solid-neon charge qubits are operated away from the charge-insensitive sweet spot and at elevated temperatures. We show that the extracted high-frequency charge noise density of electron-on-solid-neon qubits, projected as voltage fluctuations on nearby electrodes, is between 10−4 μV2 Hz−1 and 10−6 μV2 Hz−1 at 0.01 MHz to 1 MHz, which is comparable to common semiconductor hosts. We also show that the electron-on-solid-neon charge qubits operating at frequencies of around 5 GHz can maintain echo coherence times of over 1 μs at temperatures up to 400 mK.

1601コンピュータ工学
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