理化学研究所(理研)は8月25日、シリコン量子ドットデバイス中の電子スピンを用いて、3量子ビット量子誤り訂正を実証したと発表した。

同成果は、理研 創発物性科学研究センター 量子機能システム研究グループの武田健太研究員、同・野入亮人基礎科学特別研究員、樽茶清悟グループディレクター(理研 量子コンピュータ研究センター(RQC) 半導体量子情報デバイス研究チーム チームリーダー兼任)、同・中島峻上級研究員、理研RQC 半導体量子情報デバイス研究チームの小林嵩研究員らの研究チームによるもの。詳細は、英科学誌「Nature」に掲載された。

量子コンピュータは量子力学の原理に基づき、複数の情報を同時に符号化することで、従来のコンピュータでは困難な計算を高速に実行することが可能なことから、さまざまな物理系を用いて研究が進められている。そのうちのシリコン量子ドットデバイスを用いたシリコン量子コンピュータは、既存半導体産業の集積技術と相性が良いことから、大規模量子コンピュータの実装に適していると期待されている。

量子コンピュータの大規模化に伴う課題の1つに、量子情報が不純物や熱などによる雑音の影響を受けて失われてしまうことがある。この問題に対処するためには、発生した誤りを訂正する回路(量子誤り訂正)の実装が不可欠とされる。

最も基本的な量子誤り訂正の実装には、最低でも3つの量子ビットが必要とされているが、シリコン量子コンピュータでは、3つ以上の量子ビットの同時制御、測定などに技術的課題があり、量子誤り訂正の実装が困難だったという。

そこで研究チームは今回、シリコン量子ドットデバイス中の電子スピンを用いた量子ビットデバイスを用いて、3つの量子ビットを用いた量子誤り訂正の実現を目指すことにしたという。