日本電信電話㈱（ＮＴＴ）と仏サクレ―研究所、物質・材料研究機構などのチームは、世界で初めて電⼦の⾶⾏量⼦ビット動作を実証した。この成果は飛行量子ビットを用いることで、空間的に離れた量子コンピューター接続に貢献する。

この研究では、グラフェン ｐ－ｎ接合を⽤いた電⼦のマッハ・ツェンダー干渉計とレビトン と呼ばれる単⼀電⼦源を組み合わせることにより、従来の実験の問題を克服した。ｐ－ｎ接合を有するグラフェンに磁場を印加すると、電流チャンネルはｐ－ｎ接合を取り囲むように形成される。

この時、ｐ－ｎ接合の入口と出口が電⼦のビームスプリッタとして動作し、電⼦のマッハ・ツェンダー干渉計となる。

このグラフェンを⽤いたマッハ・ツェンダー干渉計では、これまでのガリウム砒素半導体を⽤いたものと⽐べて、量⼦ 干渉性が失われてしまう温度や電圧が⼀桁向上することを確認している。

また、レビトンはグラフェンの電極にローレンツ波形の電圧パルスを印加することでフェルミエネルギー上に⽣成され、⾼いエネルギーの電⼦を励起する量⼦ドットなどを使った従来⽅法と⽐べて⼤幅にエネルギーの揺らぎを抑えることが可能となる。

研究チームは「これにより電⼦の⾶⾏量⼦ビットでは、電⼦間のクーロン相互作⽤を利⽤することによる量⼦もつれ対のオンデマンド⽣成が期待される」とコメント。今後について「量⼦コンピューターの規模拡⼤や量⼦通信への応⽤などを目指す」としている。