量子ビット制御装置QuEL-1 SEの長時間安定動作を実証した研究の成果

量子ビット制御装置QuEL-1 SEの長時間安定動作を実証

最近、キュエル株式会社の研究チームが革新的な成果を発表しました。この研究では、超伝導量子ビットの制御において重要な役割を果たすマイクロ波信号の長時間安定性を実現した量子ビット制御装置「QuEL-1 SE」の性能が確認されました。この成果は、量子コンピュータの運用やその大規模化において極めて重要です。

研究の背景と目的

量子コンピュータの性能向上において、一つの重要な課題は量子ビットの状態を正確に制御することです。特に、超伝導量子ビットでは、高精度なマイクロ波信号が要求されます。具体的には、信号の周波数、振幅、位相を制御する必要がありますが、従来の制御装置では環境温度の変動により、これらの信号が時間とともに変動し、計算精度を低下させる原因となっていました。

研究チームは、この問題に対処するため、QuEL-1 SEに個別の温度制御機構を搭載しました。この機構により、アナログデバイスの温度を安定的に管理し、長時間の運転におけるマイクロ波信号の振幅と位相の変動を大幅に抑えることができました。

実験の成果

実験では、3台のQuEL-1 SE装置から生成される15チャネルのマイクロ波信号を、24時間にわたって同時に測定しました。結果は驚くべきもので、振幅の標準偏差は0.09%から0.22%、位相の標準偏差は0.35°から0.44°という非常に小さい値に抑えられました。この数値は、温度制御なしの場合の約1/2に相当し、温度制御の有効性が証明されました。

さらに、この安定した状態が量子ゲートに与える影響を評価したところ、振幅および位相の誤差によって引き起こされるエラーは、それぞれ約2×10⁻⁶および約2×10⁻⁵と推定され、量子誤り訂正技術において求められるフォールトトレラント閾値を十分に下回ることが確認されました。