大阪大学の研究グループは、イオントラップ量子コンピュータ開発、そして大規模化に向けて重要な役割を果たすと考えられる、光回路によるスケーラブルなレーザー光配送構成を考案した（ニュースリリース）。
イオントラップ量子コンピュータの開発では、量子状態準備や量子状態測定など、量子ビットの制御に不可欠なレーザー光を自由空間光学系ではなくチップ上の光回路で実装する技術が、イオントラップ量子コンピュータの安定化・小型化を実現する手段として有望視されている。
しかし、多波長のレーザー光を多数箇所に効率よく配送するための具体的な光回路の構成方法は未解明であり、大規模化に向けた課題となっていた。
将来のイオントラップ量子コンピュータにおいて有望視されている量子CCDアーキテクチャを前提とした場合、単一チップ上に種々の機能を有する多数のイオン捕獲ゾーンが並んでいる状況が考えられる。このような状況では、複数波長のレーザー光を一つのセットとして、各捕獲ゾーンに配送する必要が生じる。
研究グループでは、上記の機能を実装するために各波長につき一つの光導波路から始め、レーザー光を分配、並び替えしつつ多数の捕獲ゾーンに配送するための効率的な方法を考案した。具体的には、「初めに分配を行ない後で並べ替えを行なう手法」と、「分配と並べ替えを交互に行なう手法」の二つについて、必要となる素子の数および全光パワーの効率の二つの指標で比較した。
解析の結果、特に全光パワーの効率を見た時、分配と並べ替えを交互に行なう手法の方が、効率が良く、現在市販されているレーザーシステムを利用する場合でも、数百量子ビット級のイオントラップ量子コンピュータシステムに対して十分なパワーのレーザー光を供給できることが判明した。
研究グループは、今回の研究成果により、イオントラップ型量子コンピュータの開発加速が期待されるとしている。
