量子コンピューティング：スピン・シャトリング・アーキテクチャーにおける重み4のパリティチェック

コヒーレントなスピンシャトリングの最近の進展により、疎な半導体スピンキュービットアレイが、量子プロセッサーを実現するための魅力的な固体プラットフォームとなっている。また、シャトリングによって可能になる動的な長距離接続性は、多くの量子誤り訂正方式にとっても不可欠である。今回我々は、キュービットをコヒーレントに輸送するシャトルバスを備え、キュービットが、我々が「バス停」と呼ぶ4つの互いに孤立した位置で相互作用できるシリコンスピンキュービットデバイスを実証する。我々は、デバイスの大部分において電荷検出を利用することなく、シャトリングと量子非破壊スピン測定を用いてアレイを動的に充填し、全ての単一キュービット操作および2キュービット操作を調整した。そして、有効な5キュービットプロセッサーの汎用制御を実現するとともに、重み4までのX型およびZ型パリティチェックに対応する表面符号スタビライザープラケットを形成するために必要な接続性を選択した。我々は、このパリティチェックを用いて、アレイ内の全キュービットの組み合わせ間で多キュービットのエンタングルメントを生成し、5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（GHZ）状態の真のエンタングルメントを確認した。この状態は、ゲートで定義された半導体スピンを用いて構築された同種の状態としては最大級の1つである。今回開発したプロトコルは、疎なスピンキュービットアレイのモジュール方式で較正・運用するための基盤となり、我々は、可動スピンキュービットを用いる近い将来の量子誤り訂正実験が実現可能であることを示している。

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