富士通は9月8日、ダイヤモンド結晶中の格子欠陥構造を量子ビットとして利用する「ダイヤモンドスピン方式」の量子コンピューターのプロトタイプを報道陣に公開した。「スズ-空孔（SnV）センター」と呼ぶ構造を採用し、同社によると、この構成でのシステム化は世界初となる。同方式は量子ビットが放つ光子を用いて、離れた量子ビット同士を結びつけられる。この特徴により、大規模化を図りやすいほか、他の方式も含めた量子コンピューター間の接続に応用できる利点がある。同社はダイヤモンドスピン方式単体での拡張を進めるとともに、光接続の手法も高度化し、大規模な誤り耐性量子コンピューターの実現を目指す。
 
　ダイヤモンドスピン方式は、ダイヤモンド結晶に格子欠陥を意図的につくり、そこで生じる電子や周囲の原子核が持つ「スピン」と呼ばれる磁石のような性質を量子ビットとして使う。特徴の一つは量子ビットの持続時間の長さで、電子スピンでは1秒以上にも達する。動作温度は約マイナス271.6度で、超伝導方式の典型値である約マイナス273.13度より高く、特殊な冷凍機を使わず冷却できる。さらに、光接続によって、電子と原子核で構成される「モジュール」を複数つなげるため、冷凍機のサイズを抑えつつ、比較的拡張しやすい点もメリットだ。

　ダイヤモンドスピン方式では従来、「窒素-空孔（NV）センター」が主に使用されていたが、同社はオランダ・デルフト工科大学などと同方式の共同研究を始めた当初から、発光効率に優れたSnVセンターを利用する方針だったという。プロトタイプのに向けては、SnVセンターを用いた量子コンピューティングチップを製造するための異種材料接合技術と薄層化技術を開発。また、量子ビットの初期化や状態の読み出しには光を使うため、SnVセンターが放つ単一の光子を導く光導波路を集積したフォトニクス集積回路を作製した。同方式向けの制御システムも構築した。　

　同社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「Fujitsu Hybrid Quantum Computing Platform」経由での利用も実証を済ませており、将来的には同プラットフォームでの提供も想定する。

　今回のプロトタイプは数個の量子ビットに留まっているほか、NVセンターで同社が実証したエラー確率0.1％以下のゲート忠実度（量子ビット操作の精度）は達成できておらず、さらなる改善が必要という。今後は2027年を目標に、複数の量子モジュールから成るプロトタイプの開発に取り組む。

　光を用いた接続は室温でも安定するため、異なる冷凍機に置かれた量子ビットチップをつなぐことが可能となる。同社はダイヤモンドスピン方式に対して、量子コンピューター間を接続する手法としても期待を寄せる。同日の会見で、佐藤信太郎・富士通研究所フェロー兼量子研究所長は「超伝導やイオントラップ、中性原子といった、さまざまな量子コンピューターをつなげる技術として、将来的に活用できるのではないか。そういう観点で研究開発を進める」と語った。一方で、例えば超伝導方式で使われるマイクロ波を光に変換する仕組みはまだ確立されておらず、実現には課題が多いとも言及した。
（藤岡 堯）