イオントラップとは

正解：C. 真空中に電場で捕らえたイオンの電子のエネルギー準位を量子ビットにし、レーザーやマイクロ波で操作する

イオントラップ方式では、イッテルビウムやカルシウムなどのイオンを、電極が作る高周波の電場などで真空中に浮かせて並べ、イオンの電子のエネルギー準位を量子ビットにします。同じ種類のイオンはすべて同じ性質をもつので、製造のばらつきがなく、コヒーレンス時間が長く、ゲートの忠実度が高いことが特長です。イオンどうしはクーロン力で振動を共有するので、離れたイオンの間でも2量子ビットゲートを行えます。一方、ゲートは超伝導方式より遅く、1つのトラップに並べられるイオンの数にも限りがあるので、多数のイオンを扱う工夫が課題です。

正解：B. 超伝導方式はゲートが速いが、量子ビットのつながりは主に隣どうしに限られる。イオントラップ方式はゲートが遅いが、同じトラップ内のイオンどうしを直接つなぎやすい

超伝導方式の2量子ビットゲートは数十〜数百 ns程度と速い一方、量子ビットはチップ上の回路で結合するので、主に隣り合うものどうししかつながりません。イオントラップ方式のゲートは一般に数 µs〜数百 µs程度と、超伝導方式より2〜3桁遅いことが多いものの、同じトラップ内のイオンは共通の振動を通じて、任意の組み合わせでゲートを行えます。超伝導量子ビットは製造した回路なので、接合のわずかな違いで周波数がばらつきますが、イオンは同じ種類ならすべて同一です。超伝導方式には希釈冷凍機が、イオントラップ方式には超高真空とレーザーが必要です。