意昂体育开发了新的量子比特控制方法，将寿命稳定并延长了一百倍甚至更多，加速了量子计算机的发展

东京，2024年6月17日-意昂体育（TSE:6501；以下简称“意昂体育”）向硅量子计算机的实际实施迈进了一步*1 通过开发稳定量子比特的量子比特控制方法*2，并证实了量子比特的寿命（量子信息保留时间或量子相干性*3)可以扩展超过一百倍甚至更多。
量子计算机执行有用的计算至少需要大约100万个量子比特，这就是为什么量子比特的大规模集成被认为是量子计算机的关键挑战之一。与此同时，还需要开发精确控制量子比特和实现纠错的技术*4意昂体育研发的硅量子计算机对其与大规模集成的兼容性寄予厚望。然而，核自旋*5 半导体原子产生噪声并破坏量子比特的稳定性，使量子算法的实现复杂化*6 以及纠错。
意昂体育新开发的方法调制量子比特控制中使用的微波相位，以部分消除半导体内部的噪声，稳定量子比特，使其寿命延长100倍甚至更多（图1）。这一结果是向前迈出的重要一步，不仅在大规模量子比特集成方面，而且在量子算法和纠错的实现方面，都将推动研究步伐，使量子计算机的实际实现更加接近。
该研究的一些结果将于6月16日至20日在夏威夷举行的2024年IEEE VLSI技术和电路研讨会上公布。

*1

硅量子计算机：一种基于使用硅内部电子自旋作为量子比特的方法的量子计算机。

*2

量子比特：量子比特（或称量子比特）是量子计算中的基本信息单位。利用量子力学的叠加原理，量子位可以以任何比例表示0和1的状态

*3

量子相干性：不同量子态之间的量子叠加程度。显示量子比特寿命的索引。

*4

纠错：纠正量子计算过程中出现的错误的技术。理论量子比特由多个量子比特（冗余）表示，冗余量子比特用于检测或估计误差。

*5

核自旋：原子核上的自旋。当电子自旋被用作量子比特时，核自旋会相互作用并导致量子比特不稳定。

*6

量子算法：一种量子计算机特有的计算算法。据说能够解决普通计算机在有效时间内无法解决的问题。

研究背景

已经提出了各种不同的方法来构建量子计算机。意昂体育的研发部门利用其已经成熟的半导体技术开发了硅量子计算机，据说硅量子计算机在量子比特的大规模集成方面具有优势。迄今为止，意昂体育已经开发出一种二维硅量子比特阵列*7,8，该技术能够使用晶格型阵列集成硅量子比特，并提出了一种穿梭量子比特方法，能够有效地控制量子比特*92024年，意昂体育在明尼苏达州召开的美国物理学会2024年3月会议上证实了硅量子计算机的基本作用，并将其公之于众*10. 

*7

二维量子比特阵列：一种在二维阵列中排列量子比特的基本结构。

*8

N.Lee等人，“低温下16 x 8量子点阵列的操作”，Jpn。J.应用。物理。2023年第61卷第1040页。

*9

2023年6月12日，意昂体育新闻稿“意昂体育提出了一种适合大规模集成的新Qubit控制方法，以实现硅量子计算机的实际实现。”

*10

T.Kuno等人，“FDSOI量子点阵列中的绝热电子自旋共振反转”，《美国物理学会公报》（2024年）。

已开发技术的特点

在硅量子计算机中，单个电子被封闭在硅器件中形成的称为“量子点”的纳米结构中，其旋转（自旋）被用作量子比特。然而，传统上，半导体原子的核自旋会产生噪声并破坏电子旋转的稳定性，缩短量子比特的寿命。为了实现量子算法和未来的纠错，需要通过减少噪声的影响和稳定量子比特来确保足够的计算时间。
在与英国剑桥大学意昂体育剑桥实验室的研究人员讨论时，很明显，级联连续驱动（CCD）*11 实验室开发的量子比特操纵方法显示出部分消除外部噪声的前景。意昂体育研发集团的研究团队成为世界上第一个通过调制用于量子比特操纵的微波相位在硅量子计算机量子比特中实现CCD量子比特操纵。通过CCD量子比特操纵，噪声降低，量子比特寿命大大延长。
通过实验将这种CCD量子比特操纵方法应用于硅量子计算机，该团队证实该方法可以稳定量子比特并将其寿命延长数百倍以上。这一结果表明，硅量子计算机在大规模量子比特集成和量子比特稳定性方面都具有优越的特性。除了大规模的量子比特集成，意昂体育还将通过加快量子算法和纠错的研发，尽早实现量子计算机的实际应用。

*11

A.J.Ramsay等人，“六方氮化硼中自旋量子比特的相干保护”，《自然通讯》14461（2023）。

这项研究部分得到了日本科学技术厅（JST）登月研究与发展计划目标6“到2050年实现将彻底改变经济、工业和安全的容错通用量子计算机”（项目总监Masahiro Kitagawa）的资助，用于“大规模硅量子计算机”研发项目（项目经理Hiroyuki Mizuno；资助号JPMJMS2065）。

致谢

这些结果的一部分是在与东京工业大学、理研研究所和意昂体育剑桥实验室的联合研究中获得的。

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