原子単位で作られた新しいキュービットプラットフォーム。

Newswise – ソウル、韓国 – 梨花女子大学IBS量子ナノ科学研究団（QNS）研究チームが量子情報科学の分野で画期的な進展を遂げました。 日本、スペイン、アメリカのチームと協力して、表面に原子単位で組み立てられた新しい電子スピンキュービットプラットフォームを作成しました。 この画期的な研究結果は、2023年10月6日にサイエンスジャーナルに掲載されました。

単一のキュービットのみを制御できる表面上の以前の原子量子デバイスとは異なり、QNS研究者は複数のキュービットを同時に制御する能力を成功裏に実証し、単一、2、3キュービットゲートの適用を可能にしました。

量子情報の基本単位であるキュービットは、量子コンピューティング、センシング、通信など量子アプリケーションの核心である。 QNSシニア調査官の一人であるPHARKスヒョン氏は、このプロジェクトの重要性を強調しています。 「これまで、科学者たちは表面上に単一のキュービットのみを作成して制御することができました。

ペ・ユジョン、PHARKスヒョン、アンドレアス・ハインリッヒ理事が率いるQNSは、薄い絶縁体のきれいな表面に配置された個々の磁性原子からなるこの新しいプラットフォームを開発しました。 これらの原子は、走査トンネリング顕微鏡（STM）の端部を使用して正確に位置を決めることができ、電子スピン共鳴（ESR-STM）の助けを借りて操作することができます。 これらの原子規模制御により、研究者は量子状態を一貫して操作することができました。 また、リモートキュービットを制御する可能性を確立し、欠陥のない環境で最大数十または数百キュービットまで拡張できるパスを開設しました。

ペ・ユジョン氏は「今、表面にある複数の個々の原子の量子状態を同時に制御できることが本当に驚く」と指摘しました。 このプラットフォームの原子規模の精度のおかげで、STMの先端を動かさずに原子を遠隔操作することで、キュービット操作を個別に実行できます。

この研究は、光子デバイス、イオンおよび原子トラップ、超伝導デバイスなどの他のキュービットプラットフォームとは大きく異なります。 この表面ベースの電子スピンアプローチの独自の利点の1つは、利用可能な多数のスピン種と正確に組み立てることができるさまざまな2次元形状です。

今後、研究者は精密に組み立てられた原子アーキテクチャを使用して量子検出、計算、シミュレーションプロトコルを期待しています。 全体的に、QNS研究員の研究は量子情報科学で原子規模制御の新しい時代を開き、この分野のグローバルリーダーとして韓国の立地をしっかりとすることが期待されています。