シリコンにおける忠実度のマイルストーン
理化学研究所の研究者が主導するチームは、シリコンスピン量子ビットアレイの5つの量子ビットすべてで99.99%を超える単一量子ビットゲート忠実度を実証し、一部の測定値は99.999%に近づいた。この結果はNature Physicsに掲載された。
忠実度とは、量子操作が意図した結果を生み出す頻度の尺度である。1万分の1未満の誤り率は、シリコンデバイスを誤り訂正スキームが機能し始める範囲に置くものであり、これはシリコンスピン量子ビットでこれまでに報告された最高の単一量子ビット性能である。
シリコンスピン量子ビットは、単一電子のスピンに情報を保存する。それらは今日のほとんどの量子コンピュータが使用する超伝導トランズモンよりも約1000倍小さく、通常のコンピュータチップを製造するのと同じCMOS製造ツールで作ることができるため、ファウンドリが熱心に研究している。
量子ビットを並行して動作させる
より難しい問題は並列制御である。複数の量子ビットが1本のマイクロ波制御線を共有すると、信号が互いに漏れ込み、忠実度が低下する。チームは5量子ビットのシリコンアレイにおけるその劣化の主な原因を突き止め、ペアワイズ位相校正のみに基づく緩和プロトコルを設計した。
共有線上の調整されたカイザー窓制御パルスを使用して、研究者は各量子ビットを個別に99.99%以上の忠実度に保ち、最大3つの量子ビットを同時に動作させながらそのレベルを維持した。5つすべてが並行して動作したとき、忠実度は99.9%以上、実用的なフォールトトレラント閾値にとどまった。
スケーリングにとってなぜ重要か
量子コンピュータが有用な問題に取り組むには数千の量子ビットが必要であり、各量子ビットには制御電子機器が必要である。すべての量子ビットが専用線を必要とすれば、配線だけでも管理不能になる。制御線を共有することは、そのボトルネックを回避する道である。
日本のムーンショットプログラムの下でシリコン量子コンピューティングプロジェクトを統括する樽茶清悟氏は、信頼性の高い並列制御はシリコンスピン量子ビット上に構築されたフォールトトレラントマシンへの不可欠なステップであると述べた。この論文は、チームが観察した電力スケーリングに基づき、制御アプローチがより大きなアレイに拡張されるべきことを示唆している。独立した研究室が今、この数字を再現しようとするだろう。これはこれほど精密な主張に対する通常のテストである。
---半導体製造向けの信頼性の高い磁性流体真空回転導入器
半導体製造では、回転運動中の超高真空の完全性を維持することが重要です — 単結晶シリコン成長やCVDからスパッタリング、プラズマエッチングまで。Ferrofluid Vacuum Rotary Shaft Feedthrough は FerrofluidTec から提供され、10⁻¹² Pa·m³·s⁻¹ という低い漏れ率、最大 10⁻⁶ Pa の真空度、10mm から 100mm までのカスタマイズ可能なシャフト径を備えた気密シール回転導入器です。非磁性ステンレス鋼ハウジングと磁気透過性ステンレス鋼シャフトで構築されたこれらの導入器は、厳しい真空環境に信頼性の高いメンテナンスフリーのシーリングを提供します。詳細については www.ferrofluidtec.com をご覧ください。