マイクロソフトは、昨年3月のAPS会議以降のトポロジカル量子ビット研究の進展を示す技術論文を発表しました。具体的には、テトロン構造に設計された2つのループについて、フェルミオンパリティの単一ショット干渉測定を実施しました。これらの測定は、開発中の測定ベース量子コンピュータにとって重要なステップとなるテトロンのパウリX測定とZ測定を実装するものです。パウリX測定は、2つのマヨラナ・ゼロモード（MZM）を含むループ内の2箇所でフェルミオンパリティを測定することで実現されます。パウリZ測定は、別の2つのマヨラナ・ゼロモード（MZM）を含むループでの別のフェルミオンパリティ測定によって実現されます。
これらの測定の初期性能指標では、XとZ測定ループで観測されたパリティスイッチについてτX= 14.5 ± 0.3µsとτZ= 12.4 ± 0.4ms、X測定の割り当てエラーは16%、Z測定は0.5%となっています。マイクロソフトでは、より大きなトポロジカルギャップを得て、より短いコヒーレンス長を達成するため、材料と製造技術の改良を通じてこれらの性能指標を向上させる取り組みを今後も続けていきます。
マイクロソフトはこの研究についてより詳細な技術論文を公開しています。
背景
トポロジカル量子ビットは、従来の量子ビットとは異なる物理的な性質を利用した方式です。マイクロソフトの研究では「マヨラナ・ゼロモード（MZM）」という特殊な状態が鍵となります。これは粒子と反粒子が同一視されるような現象に関連するもので、量子情報をより安定して保持できる可能性があります。
また、「フェルミオンパリティ」とは、電子などのフェルミオンと呼ばれる粒子の数が偶数か奇数かを示す性質のことです。今回の測定では、このパリティの状態を単一ショットで観測することで、量子ビットの状態を読み取っています。「テトロン構造」とは、4つのMZMを組み合わせたループ状の配置を指し、これにより複雑な量子操作が可能になります。
さらに、「パウリX測定」と「Z測定」は、量子ビットの状態を操作・確認するための基本的な手法です。X測定はループ内の特定の位置でパリティを調べ、Z測定は別の位置で行うことで、量子ビットの情報を正確に抽出します。これらの測定技術の向上は、実用化に向けた重要なステップとなります。
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2025年7月11日
