产业技术综合研究所（产综研）和东京工业大学等国际研究团队研发出一项有助于实现具有较高通用性的量子计算机技术。该技术能精密地逐个控制电子的移动，使得被称为量子比特的基本单元实现高密度地集成。该技术易于利用现有的半导体技术，可应用于使用硅的量子比特上。
通过钻研产生表面声波的梳形电极的宽度和间隔，使脉冲得以产生（供图：产综研）
研究人员利用在物质表面传播的波——表面声波，研发出了一种可使电子逐个移动的元件。其中使用了施加电压后产生形变的 “压电体”材料。
当表面声波在压电体材料的表面传播时，会随之产生电场。利用这一现象，可以使元件中的电子逐个地像“冲浪”一样随着电场波形移动。
以往的研究通常会在压电体的一种——砷化镓（GaAs）材料的基板上制作梳形电极，施加高频电压使之产生表面声波。但在这种方法，电子会随着多个表面声波叠加而成的波移动。不仅电子容易受到对移动没有贡献的波的影响，而且电子在波中的位置也难以确定和控制。
研究团队此次通过将表面声波转变为单一的波（脉冲）克服了上述问题。通过钻研对梳形电极的宽度和间隔，使施加电压时产生的多个表面声波相互抵消，最终生成脉冲。由于可以将电子逐个搭载在独立的脉冲上移动，所以能精密地控制经由电子进行的量子比特间的信息交换。
基于这种方法，研究团队在砷化镓基板上制作出了能产生频率为0.5GHz～3GHz表面声波的梳形电极。利用所产生的脉冲状表面声波，实验证实能以超过99%的成功率使电子逐个移动。
目前开发的量子计算机大多以高速求解组合优化等特定问题为目的。为了实现能够广泛应对各种问题的量子计算机，需要以超过百万的规模集成量子比特。为此，需要在相距较远的量子比特之间交换电子所携带的信息，而此次开发的这种能以1个电子为单位控制的技术有望起到作用。
目前存在的实际问题是提高与现有半导体技术的亲密性。研究团队中来自产综研物理测量标准研究部门的高田真太郎研究员表示：“希望该技术能应用到量子计算领域经常采用的硅类材料中。”
日文：松元则雄、《日经产业新闻》、2022/10/12
中文：JST客观日本编辑部
