「ダイヤモンド」で高精度な量子コンピュータ技術、富士通が開発 “誤り訂正”へ前進

[井上輝一，ITmedia]

　富士通は3月24日、ダイヤモンドを量子ビットの材料とする「ダイヤモンドスピン方式」の量子コンピュータの技術として、量子コンピュータの計算を司る「量子ゲート」の操作についてエラー確率0.1％未満という高精度を達成したと発表した。量子コンピュータの実用化に不可欠とされる「誤り訂正」に必要な精度に達したという。

ダイヤモンドスピン方式での高精度な量子ゲート操作のイメージ（提供：富士通）

　オランダ・デルフト工科大学と、同大学の量子技術研究機関QuTechとの共同成果。ダイヤモンドスピン方式では、ダイヤモンドの炭素原子を窒素原子に置き換えた際に現れる「NVセンター」という穴に捕獲される電子と、隣り合う窒素の原子核それぞれの「スピン」と呼ばれる状態を量子ビットに使う。

　今回、人工ダイヤモンドの純度を高めノイズを減らした他、量子ビットを制御するパルス信号などを工夫することで操作精度を向上した。ダイヤモンドスピン方式で今回の精度に到達したのは世界初。

　同様の精度は現在主流の「超電導方式」などが先んじて達成しているが、超電導方式の量子コンピュータでは量子ビット部分を絶対零度付近（数ミリケルビン）まで冷やす必要があり巨大な冷凍設備が必要になる他、量子ビットの集積化に当たっては物理的な配線などの課題がある。

　ダイヤモンドスピン方式も数ケルビンまで冷やす必要はあるとしているが、超電導方式ほどには冷やさなくてよいために冷凍設備の条件が緩和される他、量子ビットどうしの配線には光を使えることから集積化のポテンシャルがあるという。

　ただし、今回のダイヤモンドスピン方式の操作精度は1量子ビットもしくは2量子ビットに対する操作となるため、数百量子ビットの実装を実現している超電導方式に量子ビット数についてはまだ追いついていない状態だ。

　富士通研究所の佐藤信太郎所長は「今回の結果は、実用的量子コンピュータ実現を目指すうえで、ダイヤモンドスピン方式の高いポテンシャルを示すもの」として「今後ダイヤモンドスピン方式量子コンピュータのプロトタイプ機開発を目指す」とした。

　研究成果は、米国物理学会の科学論文誌「Physical Review Applied」に3月21日付で掲載された。