Silicon Quantum Computing (SQC)は、システムのスケールアップに伴って量子ビットの品質が向上するマルチレジスタ量子プロセッサを実証することで、シリコン方式における重要な節目を達成した。Nature誌に詳述されたこの研究は、同位体純化されたシリコン28中に構築された11量子ビットの原子プロセッサを紹介しており、ゲート忠実度は99.10%から99.99%を達成している。この結果は、量子ビット数の増加がノイズやクロストークによって性能低下を招くことが多い一般的な量子アーキテクチャとは対照的である。
このプロセッサアーキテクチャは、走査型トンネル顕微鏡(STM)リソグラフィによって0.13ナノメートルの精度でパターン化された、シリコン内の精密配置されたリン原子を利用している。システムは2つのマルチ核スピンレジスタ(1つは4個の核、もう1つは5個の核で構成)から成り、電子交換相互作用を介して相互接続されている。このハイブリッドアプローチでは、核スピンを高コヒーレンスのデータ量子ビット(T2Hahnは最大660ミリ秒)として使用し、共有電子を量子非破壊(QND)読み出しとマルチ量子ビット制御のための補助量子ビットとして使用している。
SQCプロセッサの技術的ハイライトには以下が含まれる:
- Scale-Up Fidelity: 単一量子ビットゲート忠実度が99.99%（n5の場合）に達し、2量子ビット電子CROTゲート忠実度が99.64%を達成しました。
- Inter-Register Link: 高速（1.25 μs）の交換ベースCROTゲートを使用して、離れたスピンレジスタ間に量子リンクを確立し、デバイス全体で非局所的なもつれを可能にしました。
- Efficient Calibration: レジスタ数に対して線形にスケールする再較正プロトコルを実装しました。単一の参照ピークを測定することで、システムは他のすべての共鳴周波数の位置を推測でき、必要な較正測定の総数を96から2に削減しました。
- GHZ State Generation: 最大8つの核スピンのもつれに成功し、耐障害性アルゴリズムに必要な全対全接続性を実証しました。
原子スケール配置の製造精度と既存のシリコン半導体製造のスケーラビリティを活用することで、SQCは百万量子ビットシステムへの道のりにおけるギャップを埋めることを目指している。この成果は、同社がDARPAの量子ベンチマーキングイニシアチブのステージBへ進んだこと、および最近オーストラリア国防部門へラックマウント型システムを納入したことに続くものである。
Silicon Quantum Computingの公式プレスリリースおよびNature誌の完全な技術論文は、それぞれ参照可能である。
2026年2月4日
