為了實現矽量子電腦的實用化，日立製作所驗證了支撐矽量子電腦大規模化的基礎技術的有效性。
量子電腦作為能夠提升新材料開發、藥物研發、能源供需優化等傳統計算基礎難以解決的複雜課題能力的技術而備受期待。為了實現從學術驗證向產業應用的拓展，日立公司計畫在2027年度推出雲服務，2028年度開發100量子位元級系統，2030年度開發1000量子位元級系統。然而，要實現這一目標，隨著量子電腦利用的資訊最小單位——量子位元數量的增加，布線數增大以及維持計算精度成為一大課題。
此次，作為應對此類大規模化課題的基礎技術，研究團隊構思了共用布線和控制柵極驅動多個量子位元的「共享柵極型架構」（見圖）。
圖1：既往結構與此次驗證的「共享柵極型架構」的對比（圖片提供：日立製作所）
在比利時研究機構imec的協助下，研究團隊採用300毫米晶圓工藝試製並評估了4×4的16量子位元陣列結構，確認了所有量子點（將電子限制在其中並作為量子位元使用的微小結構）的形成，以及部分量子位元操作。
這一成果是實現量子糾錯的未來大規模矽基量子電腦、採用少量布線高效操控大量量子位元實用化的重要一步。
此外，針對在量子點之間移動攜帶量子資訊電子的電子輸運（Shuttling），研究團隊還提出了抑制其速度急劇變化的新技術。
圖2：既往方法與此次提出的電子速度控制技術的對比（圖片提供：日立製作所）
在矽量子電腦中，透過將量子位元分隔配置，可抑制布線和噪聲問題，但為了在必要時使量子位元之間相互作用，穿梭技術至關重要。
既往穿梭方案中一般採取讓電子急劇加速、急劇減速的方式進行移動，但本次研究關注到急劇的速度變化可能擾亂電子的量子狀態並成為導致計算錯誤的原因，因此提出了使電子移動平滑變化的「電子速度控制技術」。
「電子速度控制技術」透過對電壓信號進行相位調變，使電子移動的加速、減速不是急劇而是逐漸進行的控制技術。量子物理模擬結果顯示，該技術有望抑制穿梭時產生的量子狀態擾動，有助於降低錯誤。
此次部分成果已於8月31日至9月3日在韓國仁川舉行的矽量子電腦領域國際會議SiQEW/ICOSS2026上發表。
原文：《科學新聞》
翻譯：JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
期刊：arXiv
論文：Smooth velocity shuttling for suppressing valley excitations in disordered Si/SiGe quantum dots
DOI：doi.org/10.48550/arXiv.2606.01541
