量子ドット：4キュービットゲルマニウム量子プロセッサー

先進的な半導体製造技術を用いて量子回路を構築できるとの見通しから、量子ドットが量子情報処理の魅力的なプラットフォームとなっている。さまざまな材料の広範な研究が、ガリウムヒ素、シリコン、ゲルマニウムにおける2キュービット論理の実証につながった。しかし、半導体デバイスにおいてさらに多数のキュービットを相互接続することは、まだ難題である。今回我々は、ゲルマニウム量子ドット中の正孔スピンを用いた4キュービット量子プロセッサーを実証する。さらに我々は、2 × 2アレイの量子ドットを形成し、両方向に制御可能な結合を得た。この量子プロセッサーでは、キュービット論理が全電気的に実装されており、交換相互作用をパルス操作することで、1キュービット操作、2キュービット操作、3キュービット操作、4キュービット操作を自由にプログラムでき、結果として高度に接続された小型回路が得られている。我々は、4キュービットのグリーンバーガー・ホーン・ツァイリンガー状態を生成する量子論理回路を動作させ、動的デカップリングを取り入れることによってコヒーレント発展を得た。今回の結果は、量子ドットを用いる量子誤り訂正や量子シミュレーションへの一歩である。

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