2017/12/19
科学技术振兴机构（ＪＳＴ）
理化学研究所
东京大学
东京工业大学
庆应义塾大学
ポイント
固体中で、电子スピンの量子演算速度と情报保持时间を高水準で両立する手法を実証。
集积化可能な量子ビットとして最高水準の量子演算精度をシリコン素子で実现。
今后シリコン中の电子スピンを用いた量子コンピューター开発の加速が见込まれる。
ＪＳＴ戦略的創造研究推進事業において、樽茶 清悟 理化学研究所 グループディレクター／东京大学 大学院工学系研究科 教授、米田 淳 理化学研究所 基礎科学特別研究員らの研究グループは、シリコン量子ドットにおいて世界最高水準の演算精度をもつ電子スピン量子ビット素子を開発しました。
量子コンピューターは次世代コンピューターの候补として注目され、その情报を担う量子ビットの开発竞争が、超伝导素子を笔头にさまざまなシステムにおいて世界的に激化しています。半导体素子を用いた量子ビットの実装は、产业応用の観点から重要である一方で、量子演算速度と情报保持时间の両立が难しく、高性能化が大きな课题となっていました。
本研究グループは、庆应义塾大学の伊藤 公平 教授と名古屋大学の宇佐美 徳隆 教授らが新たに開発した、磁気的雑音の極めて少ない同位体制御シリコン基板を用いて量子ドット素子を作製しました。これと特殊な形状の微小磁石を用いた高速スピン操作を組み合わせ、従来の量子ビットに比べて約１００倍の演算速度と約１０倍の情報保持時間を同時に達成し、量子演算の誤り率の最高値を従来値より約１桁減少させることに成功しました。半導体同位体技術を適用したことで、この素子における電子スピンの量子情報喪失は、通常の磁気的雑音ではなく、電荷雑音が支配していることを初めて明らかにしました。
本研究成果は、产业集积化に适したシリコン?ナノ构造における超高性能の电子スピン量子ビットの実装方法を确立するもので、今后これを用いたシリコン量子コンピューター开発の加速が见込まれます。
本研究は、东京工业大学の小寺 哲夫 准教授、庆应义塾大学の伊藤 公平 教授、名古屋大学の宇佐美 徳隆 教授らと共同で行ったものです。
本研究成果は、２０１７年１２月１８日（英国时间）に国际科学誌「Ｎａｔｕｒｅ Ｎａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ」のオンライン速报版で公开されます。
プレスリリース全文は、以下をご覧下さい。