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量子コンピューティング：2つの交換専用キュービットの並列操作
Nature 647, 8091 doi: 10.1038/s41586-025-09767-5
半導体は、大規模量子コンピューターを実装する最も有望なプラットフォームの1つであり、これは、先進的な製造技術によって大規模な量子ドットアレイの作製が可能となるからである。さまざまなキュービット符号化を使用して、こうした量子ドットアレイ上で量子情報を記憶し操作することができる。キュービット符号化に関係なく、アレイ内の量子ドットに閉じ込められた電子間の交換相互作用を精密に制御することが極めて重要である。さらに、個々のキュービットの限られたコヒーレンスを最大限使用するには、高忠実度の量子操作を同時に実行する必要がある。今回我々は、直線状に並んだ6つの量子ドットからなる、2つの交換専用キュービットの並列操作を実証する。我々は、ランダム化ベンチマーキング（RB）技術を用い、5つの障壁ゲートでパルスを発生させて交換相互作用を最大限並列に変調することで、逐次操作と比較して、キュービット制御の質が維持されることを示す。並列交換パルスを実行するために開発された技術は、量子ドットを用いた他の符号化にも容易に適用可能である。さらに我々は、交換専用キュービット用のiSWAPゲートと、電荷同期パウリスピンブロッケード（PSB）読み出し法を、我々の知る限り初めて実験的に実証した。得られた結果は、さらに大規模な量子コンピューティングシステムの性能評価に有用な手法である交差エントロピーベンチマーキング（XEB）を用いて確認された。この手法が半導体技術に基づく量子系に使われたのは、今回が初めてである。
