極低温原子：6100個の高度にコヒーレントな原子キュービットを用いたピンセットアレイ
Nature 647, 8088 doi: 10.1038/s41586-025-09641-4
光ピンセットアレイは、原子分子物理学を一変させ、今や量子コンピューティング、量子シミュレーション、量子計測における一連の先進実験の根幹を成している。典型的な実験では、数十から数百個の原子キュービットが捕捉されており、最近では、キュービットの確定やコヒーレント制御の実証なしに、約1000個の原子からなる系が実現されている。しかし、長いコヒーレンス時間と低損失・高忠実度の画像化を可能にする、数千個の原子キュービットまでのスケーリングは未解決の課題であり、量子科学の進展、特に量子誤り訂正（QEC）に向けた進展には不可欠である。今回我々は、約1万2000サイトで6100個以上の中性原子を捕捉する光ピンセットアレイを実験的に実現すると同時に、このプラットフォームの成功を支える複数の尺度で、最先端の性能を凌駕したことを報告する。具体的に我々は、これほど多数の原子までのスケーリングを実現しつつ、光ピンセットアレイにおける超微細キュービットの最高記録である12.6(1)秒というコヒーレンス時間を実証した。我々は、室温で約23分という捕捉寿命を示し、これによって99.99％を超える画像化忠実度で99.98952(1)％という記録的に高い画像残存率が可能になった。我々はまた、ゾーン方式の量子コンピューティングの構想を提示し、必要なコヒーレンス保持キュービット輸送とピックアップ/ドロップオフ操作を大規模な空間スケールで実証して、これを、インターリーブされたランダム化ベンチマーキングによって評価した。今回の結果は、最近の進展と相まって、数千から数万個の物理キュービットを用いた汎用量子コンピューティングやQECが、近い将来に可能となり得る見通しを示すものである。
