Xanaduは、窒化ケイ素プラットフォーム上に製造された完全集積型フォトニックチップを使用して、ゴッテスマン-キタエフ-プレスキル（GKP）量子ビットの生成を報告しました。Natureに掲載されたこの成果は、誤り訂正ボゾン量子アーキテクチャの重要な要素として長らく考えられてきたGKP状態が、300mmウェハー上に製造された窒化ケイ素フォトニック回路を使用して生成できることを実証しています。このチップは、スクイーズド状態生成、線形光学、高効率光子数分解検出器を統合し、明確な非古典的構造を持つGKP状態の直接合成を可能にしています。
この実験プラットフォームでは、レーザーパルスを集積光導波路に通し、スクイージングとプログラム可能なユニタリ変換を行います。ガウシアンボゾンサンプリングによるヘラルディングにより、GKP状態をエンコードする有効な多光子イベントを識別します。生成された状態は、各直交座標で4つの分解可能なピークと、負のウィグナー関数領域の3×3グリッドを示し、これは高忠実度GKPエンコーディングの特徴です。全てのコンポーネントがチップ上に実装され、システムは極低温インフラなしで室温で動作し、フォトニック量子データセンターの長期的なビジョンをサポートします。
GKP量子ビットは、決定論的論理ゲートとボゾンモードを使用した自然な誤り訂正を可能にすることで、従来のフォトニックエンコーディングに比べて大きな利点を提供します。Xanaduの結果は、スクイージング、損失抑制、検出の統合課題が単一デバイスで克服できることを確認しています。現在の実装は確率的ですが、マルチプレキシング戦略と追加の損失低減により、大規模計算に適した高品質状態の収率を向上させる計画です。
この実証は、モジュール式のネットワーク化されたフォトニック量子プロセッサに向けたXanaduのロードマップの重要な要素を検証しています。Auroraシステムや線形光学コンポーネントの進歩を含む以前のマイルストーンにより、同社は現在、スケーラブルなフォトニック耐障害性に必要な全ての主要サブシステムを保有しています。今後の改良は、データセンター規模の量子アーキテクチャをサポートするための量子ビット品質、オンデマンド生成、ハードウェア統合を目標としています。
2025年6月5日
