量子ビット制御超伝導回路の原理実証に成功―1本のマイクロ波ケーブルで大量の量子ビット制御可能に：産業技術総合研究所ほか
(2024年6月3日発表)
（国）産業技術総合研究所と横浜国立大学、東北大学、日本電気（株）の共同研究グループは6月3日、1本のマイクロ波ケーブルで1,000個以上の量子ビットを制御可能な超伝導回路を提案、原理実証に成功したと発表した。大規模量子コンピュータの実用化に向けた開発の加速が期待されるという。
量子コンピュータは、量子力学の法則を利用して問題を超高速で解く計算機。世界中の研究機関・企業が実用化に向けて開発を競っており、中でも超伝導素子を用いた方式の開発が活発に推進されている。
しかし、実用レベルの超伝導量子コンピュータを実現するには百万個とも言われる膨大な数の量子ビットを冷凍機中の極低温下に集積する必要があり、それらの量子ビットの制御が課題とされている。
既存の制御方法では、冷凍機内の極低温下の量子ビット一つ一つに対して、冷凍機外の室温下で生成したマイクロ波信号を照射している。このため、量子ビット数に比例して、室温と極低温間のケーブル数が増加する。実装できるケーブル数にはスペース的、熱的に制限があるため、既存方式だと量子ビット数は最大でも1,000個程度とされる。
このため、量子ビット制御のマイクロ波伝送経路の密度を高める回路技術が求められていた。
共同研究グループは今回、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考案した。一つのマイクロ波入力から、複数の量子ビット制御用マイクロ波信号を出力することができる。原理的には、室温と極低温をつなぐケーブルは、量子ビット数によらず多重化マイクロ波とベースバンド信号の2本だけであるため、ケーブル数を劇的に削減できる。
この量子ビット制御超伝導回路を作製し極低温環境下で原理実証実験を行ったところ、量子ビット制御に必要な基本的なマイクロ波操作を実証することに成功した。大規模超伝導量子コンピュータを実現するための基盤技術になることが期待されるとしている。
