Quantum Business Magazine

2022年9月の研究論文・ハードウェア編

Quantum Business Magazine 14 days ago


By Dr. Chris Mansell


Hardware



Title: Sub-recoil clock-transition laser cooling enabling shallow optical lattice clocks (サブリコイル・クロックエッジ・レーザー冷却による浅い光格子クロックの実現)

Organizations: National Institute of Standards and Technology; University of Colorado


20世紀半ば以降、原子時計の精度は飛躍的に向上している。2つの価電子を持つイッテルビウム原子は、より良い冷却方法が開発されれば、原子時計の未来になるかもしれない。この新しい研究により、イッテルビウム原子を非常に浅い光学格子だけで捕捉できる温度まで冷却することが実証された。つまり、トンネリングやライトシフトによる不正確さを低減することができるのだ。

Link: https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.113202  



Title: Integrating quantum processor device and control optimization in a gradient-based framework (量子プロセッサのデバイスと制御の最適化を勾配ベースのフレームワークで統合する )

Organizations: Alibaba Quantum Laboratory; Chinese Academy of Science; Songshan Lake Materials Laboratory


超伝導量子ビットには幾つかの種類(例えば、電荷、磁束、位相)があり、様々なパターンでチップ上に配置したり、さまざまな方法で物理的に結合したりすることができる。他の量子コンピューティング・プラットフォームにも同様に多くの選択肢がある。これらの設計選択を最適化する研究者もいれば、デバイスに送信されるパルスの形状やシーケンスなど、さまざまな制御パラメータの最適化に集中する研究者も。この最新の論文では、デバイス設計と制御方法の両方を共同で最適化することの利点を探求している。

Link: https://www.nature.com/articles/s41534-022-00614-3 



Title: An elementary quantum network of entangled optical atomic clocks(絡み合った光原子時計の初等量子ネットワーク)

Organization: University of Oxford


この論文では、これまで実証されてきた量子計測の成果を改良し、巨視的に離れた2つの原子時計の周波数差の推定と、時計間のエンタングルメントに成功。高い忠実度と高速度で実行することで、遠く離れたクロックのエンタングルメント増強周波数差を初めて推定することができた。さらに、その精度はハイゼンベルク限界に近かった。

Link: https://www.nature.com/articles/s41586-022-05088-z  



Title: Ramped measurement technique for robust high-fidelity spin qubit readout (ロバストな高信頼性スピン量子ビット読み出しのためのランプ測定技術)

Organization: University of New South Wales


シリコン量子ドットに含まれる電子スピンは、量子コンピューティングの有力候補の一つ。電子が十分に冷たい場合、測定忠実度は99%以上になる。この論文では、新しい測定技術によって、2倍の温度で同様の高い忠実度を示した。リアルタイムでの動的フィードバックや、アライメント方式の簡略化など、他の利点にも注目できる。

Link: https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abq0455  



Title: Coherent quantum annealing in a programmable 2,000 qubit Ising chain (プログラム可能な2,000量子ビット・イジングチェーンにおけるコヒーレント量子アニーリング)

Organizations: D-Wave Systems; Saitama Medical University; University of Southern California; Tokyo Institute of Technology; Tohoku University; RIKEN; Simon Fraser University


量子アニーリングデバイスは、環境からの熱効果の発生により、デコヒーレンスをおこしてしまう。この研究では、量子アニーラーが量子シミュレーションを行い、アニーリングプロセスがコヒーレントであることと一致する結果が得られた。この結果が古典力学によっても説明できるかどうかを検証するために、いくつかのモンテカルロ・シミュレーションを行っている。これらは出力のすべてではないが、一部を説明することができ、ダイナミクスが本当に首尾一貫しているという結論に至った。コヒーレント性はNISQデバイスにとって重要な資源であるため、この結論が支持されれば、量子アニーリング装置にとって大きな一歩となるだろう。

Link: https://www.nature.com/articles/s41567-022-01741-6  



Title: The Future of Quantum Computing with Superconducting Qubits (超伝導量子ビットが拓く量子コンピュータの未来)

Organization: IBM


この論文は、量子誤り訂正に大きな進歩がない場合、有用な量子計算上の利点を得るための最も実現可能なルートが、回路ニッティング、誤り抑制、誤り緩和、ヒューリスティックアルゴリズムなどの技術の開発にあることを示している。また、量子プロセッサと古典的プロセッサをより緊密に統合し、低レイテンシで高度に並列化されたソフトウェアスタックを持つことにも重点が置かれている。

Link: https://arxiv.org/abs/2209.06841



Title: In situ equalization of single-atom loading in large-scale optical tweezer arrays(大規模光ピンセットアレイにおける単一原子負荷の場均等化)

Organizations: Université Paris-Saclay; PASQAL; Universidad de Oviedo 


冷却原子量子コンピュータは有望なNISQデバイスであるが、顕著な改善の余地がある1つの側面は初期化である。光ピンセットでは、少数の中性原子は高い確率で、多い場合は低い確率で装填することができる。この論文では、約300個の原子を37%という前例のない効率で組み立てる実験方法を報告した。

Link: https://journals.aps.org/pra/abstract/10.1103/PhysRevA.106.022611 



Title: Double-Transmon Coupler: Fast Two-Qubit Gate with No Residual Coupling for Highly Detuned Superconducting Qubits (ダブルトランズモン・カプラー:高減衰超伝導量子ビットのための残留結合のない高速 2量子ビットゲート)

Organization: Toshiba Corporation


チューナブルカプラーは、超伝導システムにおける高速、高忠実度、2量子ビットゲートの重要な構成要素となっている。また、カプラーを使用することで、ある種の残留インタラクションをオフにすることもできる。しかし、シングルカプラーの場合、別の望ましくないエネルギーシフトが残っている。著者らは、ダブルトランスモン・カプラーがこのシフトを除去できることを発見した。数値シミュレーションによると、24ns の短いゲート時間で 99.99%以上の二量子ビットゲート忠実度が可能になるはずである。

Link: https://journals.aps.org/prapplied/abstract/10.1103/PhysRevApplied.18.034038


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