Research press release

量子コンピューティング：量子計算用シリコンチップ

Nature

量子計算を可能にするうえで重要な基本演算を実行可能なシリコンベースの量子コンピューティングチップが開発されたことを報告する2つの別々のグループによる論文が、今週のNature にオープンアクセスで掲載される。

商用環境で計算を行うためには、量子処理チップには多数の量子ビット（qubits；情報の単位）が必要となり、これらを大規模に製造・集積する必要がある。このプロセスにおける候補として、シリコン製の「交換のみ」型量子ビットが提案されており、現在の実装では、周囲の電子回路と複雑な配線を介して接続されている。しかし、この過程にともなう熱により、量子ビットに格納された情報が破損する恐れがある。

HRL Quantum Team and Collaboratorsは、この問題に対処するため、制御システムを同一プラットフォームに統合したシリコン量子プロセッサーを用いた。電子制御システムは、量子コンピューター本体と同様の極低温条件に保たれている。この手法により、制御電子回路から感度の高い量子ビットへ伝達される熱量を低減し、計算中の反復的なエラー訂正を可能にする。同チームは、最大18量子ビットを収容可能なプロセッサーを用いて、最大7量子ビットを用いた量子エラー訂正プロトコルを観測した。

別の論文では、Brennan Undsethら（デルフト工科大学〔オランダ〕）が、移動型量子ビットを用いた長距離相互作用の実現を目指した。このデバイスは、1つの移動型量子ビットを4つの固定型量子ビット（著者らはこれを「バス停」と呼んでいる）との間で往復させる。このチップは、量子エラー訂正に必要なプロセスである「マルチ量子ビットパリティー測定（multi-qubit parity measurements）」を実行することができ、量子チップ内での長距離接続を改善する手段としての可能性を示した。

同時掲載されるNews & Viewsの記事で、Natalia Aresは、シリコンベースの量子プロセッサーが従来の半導体チップの台頭と同様の軌跡をたどるかどうかは、まだ未知数であると指摘している。しかし、Aresは次のように付け加えている。「これらの研究は、実用的な量子コンピューターを構築するという課題が、物理学だけでなく工学の課題でもあることを明らかにしており、この目標がどれほど急速に実用段階に近づきつつあるかを先見的に示している。」

Members of the HRL Quantum Team and Collaborators. A digitally controlled silicon quantum processing unit. Nature 655, 1154–1159 (2026). https://doi.org/10.1038/s41586-026-10754-7

Undseth, B., Meggiato, N., Wu, YH. et al. Weight-four parity checks in a spin-shuttling architecture. Nature 655, 1160–1166 (2026). https://doi.org/10.1038/s41586-026-10766-3

News & Views: How silicon-chip technology is being re-engineered for quantum computing
https://www.nature.com/articles/d41586-026-02124-0

 

Silicon-based quantum computing chips capable of carrying out basic operations that are critical to enable quantum-based computation are reported by two separate groups publishing in Nature this week.

To carry out computations in commercial settings, quantum processing chips will require a large number of quantum bits (qubits, a unit of information), which need to be manufactured and integrated at scale. Silicon exchange-only qubits have been suggested as a candidate for this process, with current iterations being connected to the surrounding electronics through extensive wiring. However, the heat associated with this process can corrupt the information stored in the qubits.

Members of the HRL Quantum Team and Collaborators address this issue using a silicon quantum processor with the control system integrated into the same platform. The electronic control system is kept at cryogenic temperatures, similar to the conditions that the quantum computer itself is kept in. This approach reduces the amount of heat in the control electronics that can be transferred to the sensitive qubits, enabling repeated error correction during computation. The team observed quantum error correction protocols on up to 7 qubits using a processor that can hold up to 18 qubits.

In a separate paper, Brennan Undseth and colleagues looked to enable long-range interactions using a mobile qubit. This device sends one mobile qubit back and forth to four stationary qubits (which the authors refer to as ‘bus stops’). The chip was able to perform ‘multi-qubit parity measurements’, a process required for quantum error correction, demonstrating its potential as an avenue for improving long-range connection within quantum chips.

In an accompanying News & Views article, Natalia Ares notes that it still remains to be seen whether silicon-based quantum processors will mirror the rise of conventional semiconductor chips. But they add: “These studies highlight that the challenge of building practical quantum computers is one of engineering as well as physics, and offer a prescient glimpse of how quickly this goal is approaching practicality.”
 

Members of the HRL Quantum Team and Collaborators. A digitally controlled silicon quantum processing unit. Nature 655, 1154–1159 (2026). https://doi.org/10.1038/s41586-026-10754-7

Undseth, B., Meggiato, N., Wu, YH. et al. Weight-four parity checks in a spin-shuttling architecture. Nature 655, 1160–1166 (2026). https://doi.org/10.1038/s41586-026-10766-3

News & Views: How silicon-chip technology is being re-engineered for quantum computing
https://www.nature.com/articles/d41586-026-02124-0

doi: 10.1038/s41586-026-10754-7

英語の原文

「Nature 関連誌注目のハイライト」は、ネイチャー広報部門が報道関係者向けに作成したリリースを翻訳したものです。より正確かつ詳細な情報が必要な場合には、必ず原著論文をご覧ください。

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