富士通、ダイヤモンドスピン量子プロセッサ（QPU）の試作機を発表：スズ・バキューム中心とフォトニック集積回路を統合

日本のIT大手である富士通株式会社は、固体量子アーキテクチャにおける物理ハードウェアの重要なマイルストーンを発表しました。これは、スズ・バキューム（SnV）カラーセンターをフォトニック集積回路（PIC）に直接統合した、動作するダイヤモンドスピン量子プロセッサ（QPU）の試作機を製造したというものです。これはQuTech（デルフト工科大学）および東京大学との共同開発によるプラットフォームで、絶対零度約-271.6℃（1.55ケルビン）という極低温で動作します。これは超伝導プロセッサに必要な約15ミリケルビンよりもかなり高い温度です。このプラットフォームは、富士通のハイブリッド量子コンピューティングプラットフォームを通じて、リモートクラウドアクセス用に展開されています。

このチップ製造プロセスは、異種材料ボンディングとナノメートルスケールのダイヤモンド薄化により、カラーセンター量子ハードウェアに固有の構造スケーリングの課題に対処しています。スズ原子がイオン注入された高品質ダイヤモンド基板は表面活性化され、アルミナ/二酸化ケイ素（Al₂O₃/SiO₂）キャリア基板に接合された後、数百マイクロメートルからサブミクロン層まで薄化されます。SnVセンターをホストするナノメートルサイズのダイヤモンド結晶は、アルミナ（Al₂O₃）光導波路に結合されます。これは可視波長域での低光損失のために選択されており、量子ビット読み出しおよびエンタングルメント生成中に放出される単一光子をチップ上で直接抽出することを可能にします。

従来の窒素・バキューム（NV）センターとは対照的に、SnVカラーセンターはダイヤモンド格子内に構造反転対称性を持ち、電子スピン状態が局所的な電場ノイズに対して著しく感度が低くなっています。さらに、SnVセンターはNVセンターよりも10倍高い光放出輝度を示し、高効率なモジュール間光相互接続に必要な光子フラックスを提供します。局所的な量子メモリとして機能する炭素13（¹³C）核スピン（核スピンのコヒーレンス時間T₂は1分以上、電子スピンは1秒以上）と組み合わせることで、このアーキテクチャは、マイクロ波-光変換器を必要とせずに、50:50ビームスプリッターと単一光子検出器を使用したモジュール間量子状態転送へのモジュラーパスを確立します。