量子情報：エンタングルした原子アレイのコヒーレント輸送に基づく量子プロセッサー
Nature 604, 7906 doi: 10.1038/s41586-022-04592-6
量子プロセッサー内の所望のキュービットの間でプログラム可能な並列演算を実行する能力は、スケーラブルな量子情報系の構築に重要である。最先端の手法の大半では、キュービットは局所的に相互作用し、固定された空間配置に伴う接続性によって制約されている。今回我々は、エンタングルしたキュービットが、単一キュービット演算層と2キュービット演算層の間を2つの空間次元にわたって極めて並列した形でコヒーレントに輸送される、動的かつ非局所的な接続性を持つ量子プロセッサーを実証する。今回の手法は、光ピンセットによって捕捉・輸送される中性原子アレイを使用しており、超微細状態を使って量子情報がロバストに記憶され、リュードベリ状態への励起を使ってエンタングルメントが生成される。我々は、このアーキテクチャーを用いて、クラスター状態や7キュービットのSteaneコード状態などのエンタングルしたグラフ状態の、プログラム可能な生成を実現した。我々はまた、エンタングルしたアンシラアレイを往復させて、13個のデータと6個の補助キュービットで表面コード状態を、16個のデータと8個の補助キュービットでトーラス上にトーリック・コード状態を実現した。さらに我々は、このアーキテクチャーを用いてハイブリッドなアナログ–デジタル発展を実現し、これを用いて量子シミュレーションにおけるエンタングルメントエントロピーを測定して、量子多体傷跡（quantum many-body scars）に伴う非単調なエンタングルメントダイナミクスを実験的に観測した。長年の目標を実現した今回の結果によって、スケーラブルな量子処理への道が得られ、シミュレーションから計測学まで幅広い応用が可能になる。
