超伝導人工原子・マイクロ波光子間の単一反射による量子ビット交換

― 分散型超伝導量子コンピュータへのマイルストーン ―

【ポイント】
・ 現在の量子プロセッサには数百個の量子ビットが集積されていますが、真に有用な量子コンピュータの実現には、これより桁違いに多くの量子ビットが必要です。
・ マイクロ波光子を超伝導人工原子に1回だけ反射させることで、両者のもつ量子ビットの情報を交換できることを実証しました。
・ この超伝導人工原子・マイクロ波光子間の量子相互作用は、複数の量子プロセッサを光子によって接続し、量子ビット数を飛躍的に増やす「分散型」量子コンピュータの実現に応用できます。

現在の超伝導量子プロセッサには数百個の量子ビットが集積されていますが、真に有用な量子コンピュータの実現にはこれより桁違いに多くの量子ビットが必要です。東京医科歯科大学教養部の越野和樹准教授、産業技術総合研究所量子・AI融合技術ビジネス開発グローバル研究センター量子デバイス計測チームの猪股邦宏チーム長の研究グループは、マイクロ波光子を超伝導人工原子に1回反射させるだけで両者のもつ量子ビットを交換できることを実証しました。これは、マイクロ波光子を用いて複数の量子プロセッサをつなぎ、量子ビット数を飛躍的に増やす分散型量子コンピュータの鍵となる技術です。この研究は、科学技術振興機構（JST）ムーンショット型研究開発プログラム目標6「2050年までに、経済・産業・安全保障を飛躍的に発展させる誤り耐性型汎用量子コンピュータを実現」（JPMJMS2061、 JPMJMS2062、 JPMJMS2067）、文部科学省科学研究費補助金（22K03494）、ならびに科学技術振興機構（JST）さきがけ研究（JPMJPR1761）の支援の下で行われたもので、その研究成果は、国際科学誌Physical Review Appliedに、2024年5月23日正午（米国東部時間）にオンライン版で発表されます。

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https://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2024/pr20240524/pr20240524.html