オールSi量子インターネットを可能にする失われたフォトニック環発見

July, 22, 2022, Greater--サイモンフレーザ大学(SFU)の研究者は､量子技術開発で重要なブレイクスルーを達成した｡
　Natureに発表された研究成果は､シリコン‘T centre’フォトンスピンqubitsの観察を説明している｡これは､非常にスケーラブルな量子コンピュータや､それらを接続する量子インターネット建設の即時的機会の解放につながる｡

量子コンピューティングは､今日のスーパーコンピュータの能力を著しく超えるコンピューティングパワーを提供する途方もない潜在力を持つ｡これにより､多くの分野､化学､材料科学､医学､サイバーセキュリティなどにおける前進が可能になる｡これを実現するには､処理能力を提供する安定した長寿命のqubitsが必要｡また､これらのqubitsを大規模にリンクする通信技術が必要である｡

過去の研究は､シリコンが､産業で最も安定した長寿命のqubitsの一部を作り出せることを示唆していた｡今回､Daniel Higginbottomと, 共著者Alex Kurkjian,が発表した研究は､T centres､シリコンにおける特殊な発光欠陥が､qubits間に｢フォトニックリンク｣を提供できるという原理の概念実証である｡

これは､SFU物理学部のSFU Silicon Quantum Technology Labと､Silicon Quantum TechnologiesのカナダリサーチチェアStephanie Simmons､名誉教授､Michael Thewaltを共同リーダーとして実現されたものである｡｢この成果は､実際に､シングルT centreを光計測だけで分離して初めて計測したものである｣とStephanie Simmonsは説明している｡

｢ハイパフォーマンススピンqubitと光フォトン生成を統合するT centreのようなエミッタは､スケーラブル､分散､量子コンピュータの実現に理想的である｡それらが処理と通信をいっしょに取り扱うからである｡2つの異なる量子技術､1つは処理､もう1つは通信をインタフェースする必要がない｣(Simmons)｡

それに､T centresは､今日のメトロファイバ通信やテレコムネットワーキングが使う同じ波長で光を放出するという利点を持つ｡｢T centresで､本質的に他のプロセッサと通信する量子プロセッサを構築できる｡シリコンqubitが､データセンタやファイバネットワークで使われているのと同じ帯域でフォトン(光)を放出して通信できると､量子コンピューティングに必要な数100万のqubitsの接続で同じ利点が得られる｣(Simmons)｡

シリコンを使って量子技術を開発することは､量子コンピューティングを素早く拡張する機会となる｡世界の半導体産業は､すでに安価にシリコンコンピュータチップを大量に､驚くような精度で生産することができる｡この技術は､現代のコンピューティングやネットワーキング､スマートフォンから世界で最も強力なスーパーコンピュータまでのバックボーンを形成している｡

｢シリコンで量子コンピューティングプロセッサを造る方法を見つけることで､長年の開発､知見､従来のコンピュータ製造に使われたインフラストラクチャの全てを利用することができる｡量子製造のために全く新しい産業を造る必要はない｡これは､量子コンピュータの国際的競争でほとんど乗り越えられない競争上の優位性を示している｣とSimmonsは話している｡

(詳細は､https://www.sfu.ca/)