量子物理学：最小キタエフ鎖の単一ショットパリティ読み出し

キュービットを雑音から保護することは、信頼性の高い量子コンピューターの構築に必須である。トポロジカルキュービットは、マヨラナゼロモードの対を使用して量子情報を非局所的に符号化することにより、この目標への道筋を提供する。こうしたモードは共有されたフェルミオン状態を形成し、その占有状態（偶または奇）がフェルミオンのパリティ（これがキュービットを符号化する）を定義する。注目すべきことに、このパリティは、2つのマヨラナ粒子を互いに結合させる測定によってしかアクセスできない。そうしたキュービットを実現する有望なプラットフォームが、超伝導体を使用して結合された量子ドット内に実装されるキタエフ鎖である。最小の2サイト鎖でさえ、しばしば「貧者のマヨラナ」と呼ばれるマヨラナモードの対が存在しており、これらは空間的に分離されているが、より長い鎖と比較して保護は限定的である。今回我々は、量子容量を通じてそれらのパリティを読み出す測定技術を報告する。我々の方法は、2つのマヨラナ粒子を結合させ、それらのパリティをリアルタイムで分解するもので、1ミリ秒を超える寿命を有するランダム・テレグラフ・スイッチングとして確認することができる。同時電荷センシングによって、2つのパリティ状態が電荷中性であり、モードを結合しないプローブでは区別不能なままであることが実証された。これらの結果は、マヨラナキュービットの時間領域制御に不可欠な読み出しステップを確立するものであり、これによって、実験における長年の課題が解決された。

目次へ戻る