为了实现硅量子计算机的实用化，日立制作所验证了支撑硅量子计算机大规模化的基础技术的有效性。
量子计算机作为能够提升新材料开发、药物研发、能源供需优化等传统计算基础难以解决的复杂课题能力的技术而备受期待。为了实现从学术验证向产业应用的拓展，日立公司计划在2027年度推出云服务，2028年度开发100量子比特级系统，2030年度开发1000量子比特级系统。然而，要实现这一目标，随着量子计算机利用的信息最小单位——量子比特数量的增加，布线数增大以及维持计算精度成为一大课题。
此次，作为应对此类大规模化课题的基础技术，研究团队构思了共用布线和控制栅极驱动多个量子比特的“共享栅极型架构”（见图）。
图1：既往结构与此次验证的“共享栅极型架构”的对比（供图：日立制作所）
在比利时研究机构imec的协助下，研究团队采用300毫米晶圆工艺试制并评估了4×4的16量子比特阵列结构，确认了所有量子点（将电子限制在其中并作为量子比特使用的微小结构）的形成，以及部分量子比特操作。
这一成果是实现量子纠错的未来大规模硅基量子计算机、采用少量布线高效操控大量量子比特实用化的重要一步。
此外，针对在量子点之间移动携带量子信息电子的电子输运（Shuttling），研究团队还提出了抑制其速度急剧变化的新技术。
图2：既往方法与此次提出的电子速度控制技术的对比（供图：日立制作所）
在硅量子计算机中，通过将量子比特分隔配置，可抑制布线和噪声问题，但为了在必要时使量子比特之间相互作用，穿梭技术至关重要。
既往穿梭方案中一般采取让电子急剧加速、急剧减速的方式进行移动，但本次研究关注到急剧的速度变化可能扰乱电子的量子状态并成为导致计算错误的原因，因此提出了使电子移动平滑变化的“电子速度控制技术”。
“电子速度控制技术”通过对电压信号进行相位调制，使电子移动的加速、减速不是急剧而是逐渐进行的控制技术。量子物理模拟结果显示，该技术有望抑制穿梭时产生的量子状态扰动，有助于降低错误。
此次部分成果已于8月31日至9月3日在韩国仁川举行的硅量子计算机领域国际会议SiQEW/ICOSS2026上发表。
原文：《科学新闻》
翻译：JST客观日本编辑部
【论文信息】
期刊：arXiv
论文：Smooth velocity shuttling for suppressing valley excitations in disordered Si/SiGe quantum dots
DOI：doi.org/10.48550/arXiv.2606.01541
