世界初、超伝導量子ビットの寿命を制限する欠陥の検出・識別に成功～実用的な量子プロセッサ実現に向けて前進～

(2022/12/22)

日本電信電話株式会社（本社：東京都千代田区、代表取締役社長：島田 明、以下「NTT」）と国立研究開発法人 産業技術総合研究所（以下「産総研」）は、超伝導磁束量子ビットを用いて、量子ビットの寿命を制限する2準位欠陥を検出・識別することに成功しました。
量子コンピュータ実現に向けて、超伝導量子ビットは最も有望な構成要素の一つです。しかし、超伝導量子ビットに関する研究開発の著しい発展にもかかわらず、誤り耐性量子計算が困難である理由の一つは、量子ビットが量子情報を保持することのできる時間（寿命）の短さにあります。この量子ビットの寿命を制限している大きなノイズ源が、量子ビットを構成するジョセフソン接合の電荷揺らぎを引き起こす、2準位欠陥です。したがって、2準位欠陥の特性を理解し、低減することが、誤り耐性型量子計算に向けた超伝導量子プロセッサの進展に必要です。
本研究では、理論的に予想されていたタイプの異なる2準位欠陥を実験的に識別する方法を提案し、実証しました。本手法により深まった欠陥の特性に対する理解を、試料作製にフィードバックし、作製プロセスや材料を最適化することにより、限りなく欠陥を少なくした長寿命な量子ビットの実現が期待されます。
本研究は、米国東部時間2022年12月21日、米国科学誌PRX Quantumにオンラインで掲載されました。

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