ナノ技術とその量子情報および量子エレクトロニクス応用吉原 文樹基礎・計測Tokyo University of Science 背景 我々が目指すものfumiki@rs.tus.ac.jpDivisionofNano-quantumInformationScienceandTechnology 近年、Google とその後の中国科学技術大学による量子超越性のデモンストレーション、IBM の商用量子コンピュータの設立、D-Wave System の大型量子アニーリングマシンなど、量子情報処理は目覚ましい進展を遂げています。以上は全て超伝導量子ビットをプラットフォームとしたシステムですが、それ以外にも、イオン、冷却原子、光、半導体などの量子コンピュータシステムも世界中で活発に研究が進められています。 研究の中心である超伝導量子ビットには、従来の古典的半導体回路と同じように、エラー（誤り）が発生します。例えば、外部雑音などによって、量子ビットの量子重ね合わせ状態が壊れてしまう現象（デコヒーレンス現象）がエラーの主な要因です。残念ながら現時点で最高性能を持つ超伝導量子ビットでも量子重ね合わせ状態が保たれる時間は数ミリ秒程度です。真の実用化という意味での量子コンピュータと呼ばれるシステムは、このような誤りに対する耐性を持ったシステムです。そこで本研究部門では、超伝導量子ビットを用いた様々な誤り耐性量子回路の開発を実施します。世界では 2050 年までに誤り耐性型量子コンピュータの出現が期待されていますが、その実現に向けて本研究部門もその実現に貢献します。 本部門では、超伝導ボゾニック量子ビットという新規な量子ビットの開発に成功して、これがスケーラブルな量子情報処理のプラットフォームであることを示しました。今後はこの量子ビットを使った量子誤り訂正の実証実験を計画しています。 集積性、操作性という観点では、超伝導量子ビット有利で、コヒーレンス時間が短いという弱点も、近年格段に改善されてきました。超伝導以外の物理システム、例えば光とかイオン、冷却原子、半導体といったものが研究されています。我々の研究部門でも、光量子ビットの量子回路を追求しています。34設立2025年4月実験・理論両面から、超伝導量子ビット、光量子ビットの量子ビットゲート操作、量子状態読み出しについて、最適動作環境の解明を目的とします研究部門として、量子コンピュータの実用化へ貢献したいと考えています研究部門長理学部第一部物理学科 教授FumikiYoshihara 2020 年度に、蔡教授を代表とする課題「超伝導共振器を用いたボゾニックコードの研究開発」が、国のムーンショット型研究開発事業に採択されました。2025 年度まで続くこのプロジェクトには、吉原、髙柳、渡部、橋爪が参加します（https://ms-iscqc.jp）。目的今後の展開 ムーンショット型研究開発事業 メンバー量子コンピュータ研究は近年、活況を呈しています。ナノテクノロジーの進歩により量子ビットのコヒーレンス時間が長くなったことも理由の一つです。しかし実用化にはまだ遠く、エラー訂正機能を持った量子コンピュータの実現に向けた研究を加速する必要があります。所属東京理科大学 吉原 文樹東京理科大学 蔡 兆申東京理科大学 佐中 薫東京理科大学 Mark Paul Sadgrove東京理科大学 渡邉 昇東京理科大学 橋爪 洋一郎東京大学芝浦工業大学 渡部 昌平東京大学理化学研究所 樽茶 清悟NECNTTJSTNICT名前髙柳 英明荒川 泰彦山本 剛齊藤 志郎曽根 純一Sahel ASHHABナノ量子情報研究部門
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