10倍の安定性を持つ「ドレスド・キュービット」が実用的な量子コンピュータに近づく

ニューサウスウェールズ大学（UNSW）のオーストラリア人エンジニアたちは、従来の10倍も長く安定した重ね合わせ状態を維持できる量子ビットの開発に成功しました。量子計算は量子ビットの安定性に大きく依存するため、この改良された量子ビットは将来の量子コンピュータの性能を飛躍的に向上させると期待されます。

シリコン結晶に収容され、振動する電磁場によって包まれた単一原子の電子スピンの想像図

「ドレスド」量子ビット

ニューサウスウェールズ大学（UNSW）電気工学・電気通信学部のアンドレア・モレロ教授率いるチームによる最近の発見により、シリコン量子コンピュータの実現が飛躍的に近づきました。これは、「ドレスド・キュービット」と呼ばれる新しいタイプの量子ビットの発明によって可能になりました。ドレスド・キュービットとは、外部干渉から保護するために電磁シールドが施された量子ビットです。

「単一電子のスピンを強力な電磁場と融合させた新たな量子ビットを作製しました」と、ニューサウスウェールズ大学（UNSW）電気工学・電気通信学部の研究員であり、本論文の筆頭著者であるアーネ・ラウヒト氏は述べています。「この量子ビットは、電子単体よりも汎用性が高く、寿命も長いため、より信頼性の高い量子コンピュータの構築が可能になります」とラウヒト氏は説明しました。

量子コンピュータは従来のコンピュータに取って代わるものではありません。しかし、新薬や新素材の設計など、従来のコンピュータでは桁違いに遅い、あるいは実行不可能な非常に複雑な計算を実行できるようになるはずです。

電磁ノイズ保護

新しい量子ビットは、位相がずれるまでに2.4ミリ秒持続します。これは、従来の量子ビットよりも桁違いに長い時間です。研究者たちは、高周波で連続的かつ安定的に振動する電磁場を用いることでこの目標を達成しました。この電磁場は、異なる周波数の擾乱を打ち消します。

ラウヒト氏によると、これらの「ドレスド」量子ビットが外部ノイズに対して非常に耐性が高い理由は、FMラジオと同じように周波数によって量子情報を制御するためだという。これは、AMラジオのように制御フィールドの振幅をオン/オフする必要があるアンドレスド量子ビットとは異なる。オンとオフしか切り替えられないため、アンドレスド量子ビットは外部ノイズに対してはるかに敏感になる。

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