産総研ほか、大規模量子コンピュータに向けた量子ビット制御超伝導回路の原理実証に成功

実用的な量子コンピュータを実現するには、極低温下で動作する多数の量子ビットの状態を制御する必要があり、必要な量子ビットの数は100万個とも言われている。

既存の量子コンピュータでは、室温下で生成したマイクロ波信号一つ一つを、異なるケーブルで極低温下の量子ビットまで伝送している。

それには、室温と極低温を繋ぐ大量のケーブルが必要となるため、制御可能な最大量子ビット数は1,000個程度に制限される。

そこで国立研究開発法人 産業技術総合研究所（以下、産総研）量子・AI融合技術ビジネス開発グローバル研究センター 竹内 尚輝主任研究員は、国立大学法人 横浜国立大学の吉川信行教授、山栄 大樹特任教員、国立大学法人 東北大学の山下太郎教授、日本電気株式会社の山本剛主席研究員と共同で、多数の量子ビットを制御可能な超伝導回路を提案し、回路動作の原理実証に成功した。

今回、マイクロ波を多重化することで、1本のケーブルで多数の量子ビットを制御可能な超伝導回路を提案し、液体ヘリウム中（絶対温度4.2 K）でその原理実証に成功した。

この技術が実用化されれば、マイクロ波の伝送経路の密度を従来の1,000倍程度まで高めることができるため、極低温下で制御可能な量子ビット数を飛躍的に増加させることが可能となる。

これにより、大規模量子コンピューターの開発が加速されることが期待されている。

今後は、提案した量子ビット制御超伝導回路と量子ビットの統合テストを行い、同回路による量子ビット制御の実証を目指すとしている。また、量子計算で必要とされる全ての量子ゲートを実行できるよう、回路のさらなる高機能化を進める計画だ。

なお、この研究成果の詳細は、2024年6月3日に「npj Quantum Information」に掲載されるとのことだ。

IoTNEWS編集部

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