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1: 百鬼夜行◆kQXfW/B1FM 2014/04/13(日)07:14:49 ID:???

NTTと国立情報学研究所(NII)、大阪大学は4月8日、ハイブリッド系において、長い寿命を持つ隠れた量子状態である"ダーク状態"が発現するメカニズムを明らかにしたと発表した。

詳細は、英国科学誌「Nature Communications」に掲載された。

量子ビットとは、量子コンピュータを構成する基本要素である。長寿命な量子ビットを実現するために、2つの異なる系をハイブリッド化する研究が盛んに行われている。

ハイブリッド系にすることにより、超伝導磁束量子ビットやダイヤモンド量子メモリ単体では観測されていなかった長寿命状態が観測されることが知られていた。しかし、この長寿命状態が発現するメカニズムが不明のため、量子メモリとして活用できなかった。この状態を活用できれば、長寿命の量子メモリが実現できる可能性があるため、その起源の解明が求められていた。

今回、超伝導磁束量子ビットとダイヤモンド量子メモリを結合したハイブリッド系で、量子メモリ実現のために重要となる長寿命の"ダーク状態"を発現するメカニズムを解明した。ダーク状態とは、量子力学的干渉性のために、実験的に検出のできない隠れた状態を意味する。このようなダーク状態は、一般に長寿命であることが知られているものの、実験的に検出ができないため、量子情報への活用は難しいと考えられていた。
http://news.mynavi.jp/news/2014/04/09/340/images/002l.jpg

これに対し、研究チームは、超伝導磁束量子ビット・ダイヤモンド量子メモリのハイブリッド系では、結晶の歪みや磁場ノイズのために干渉が完全には働かず、ダーク状態由来の信号が検出可能であることを理論的に示した。そして、実際にその信号を実験的に補足し、量子状態の寿命が、従来のハイブリッド系の量子メモリでは20nsだったものが、ダーク状態では150nsまで長くなることを示した。
http://news.mynavi.jp/news/2014/04/09/340/images/003l.jpg

ダーク状態が利用できるようになれば、量子メモリの長寿命化が期待できる。制御性の良い量子プロセッサの超伝導磁束量子ビットと合わせて用いることで、量子コンピュータの必要なリソースを削減できるのに加え、現在のコンピュータと桁違いの速さで計算が実行できるようになる展望が開けるとコメントしている。

http://news.mynavi.jp/news/2014/04/09/340/



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1: ◆SWAKITI9Dbwp @すわきちφφ ★ 2014/01/30(木) 10:55:49.27 ID:???

ダイヤモンドを用いて量子コンピュータの実現に不可欠な量子エラー訂正に成功
~量子情報デバイスの実用化・量子コンピューティングの実現に前進~

平成26年1月30日

国立大学法人 筑波大学
独立行政法人 日本原子力研究開発機構
独立行政法人 科学技術振興機構

ポイント
○室温での固体量子ビットの量子エラー訂正に世界で初めて成功
○量子コンピュータに必須の「エラー訂正」をしながら計算というエラー耐性を多量子ビットへ拡張可能
○実用的な固体量子情報デバイス開発への道を開く

量子情報は、環境からのノイズによってたやすく壊されてしまうため、量子エラー訂正なしには量子コンピューティングは実現しないと言われてきました。

国立大学法人 筑波大学(以下「筑波大学」という)磯谷 順一 名誉教授(筑波大学 知的コミュニティ基盤研究センター 前主幹研究員)、独立行政法人 日本原子力研究開発機構(以下「JAEA」という)量子ビーム応用研究部門 半導体耐放射線性研究グループ 大島 武 リーダーらは、ドイツとの共同研究により、室温での固体量子ビットの量子エラー訂正に世界で初めて成功しました。

ダイヤモンド中のカラーセンター注1)の1つであるNVセンター注2)の単一欠陥(単一分子に相当)を用いて、電子スピン注3)1個と核スピン3個からなるハイブリッド量子レジスタを作成しました。
これを用いて、室温動作の固体スピン量子ビットでは世界で初めて、量子エラー訂正のプロトコルの実証に成功したものです。
これは、量子情報デバイス、量子コンピューティングに必須の量子エラー訂正における大きなブレークスルーです。
この成果により、量子中継器など、実用的な固体量子情報デバイス開発、量子コンピュータの実現に向けて大きく前進しました。

本研究は科学技術振興機構(JST) 国際科学技術共同研究推進事業(戦略的国際共同研究プログラム)日独共同研究(ナノエレクトロニクス)「ダイヤモンドの同位体エンジニアリングによる量子コンピューティング」(日本側研究代表者:磯谷 順一 筑波大学 名誉教授、ドイツ側研究代表者:ウルム大学 Fedor Jelezko 教授)の一環として行われました。
本研究成果は「NATURE誌」2014年1月29付け掲載されます。

(詳細はリンク先をご覧ください)

JSTプレスリリース
http://www.jst.go.jp/pr/announce/20140130/index.html

【画像1】
http://www.jst.go.jp/pr/announce/20140130/icons/zu1.gif
図1 ダイヤモンド中のNVセンターの構造とエネルギー準位
NVセンターは、炭素を置換した窒素と隣接する格子位置の原子空孔とのペアーで電荷-1、電子スピンS=1をもちます。

有機色素なみに光を強く吸収し、赤色の蛍光を強く発光しますので、励起レーザー光(緑色)の焦点を小さなスポット(径~300nm)に絞り、その位置からの蛍光のみを観測できる共焦点顕微鏡を用いると室温で単一欠陥を観測することができます。
蛍光強度がスピン副準位(Ms=0,±1)に依存することを用いて、単一欠陥の単一電子スピンについてMs=0であるかMs=±1であるかを読み出すことができます。
光をあてることにより、室温でMs=0の状態にすることができます(光による初期化)。

【画像2】
http://www.jst.go.jp/pr/announce/20140130/icons/zu2.jpg
図2 ダイヤモンドの電子線照射・熱処理によるNVセンター作製
写真は住友電工が合成した天然存在比の結晶。

【画像3】
http://www.jst.go.jp/pr/announce/20140130/icons/zu3.gif
図3 ダイヤモンド中のNVセンターを用いた量子情報保持時間の長い核スピンと高速な量子操作・光による読み出しが可能な電子スピンを組み合わせたハイブリッド量子レジスタ電子スピンの初期化やスピンの読み出しには光を用います(蛍光の捕集効率を高めるためにソリッド・イマージョンレンズを用いました)。

核スピンの初期化には電子スピンとのSWAPゲートを用い、シングル・ショット読み出しで確認します。
スピンの量子操作には、周波数を選んだ(あるいは異なる周波数を組み合わせた)マイクロ波パルス、ラジオ波パルスをダイヤモンド表面に作成したコプレナー導波路を用いて外から加えます。
ハイブリッド量子レジスタはサブナノスケールの大きさです。高磁場(~620mT)を用いました。
Nature
http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature12919.html
a6faca40.jpg



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1: ◆3333333SUM @ガブラッチョφ ★ 2013/08/15(木) 08:47:26.45 ID:???

東京大学大学院工学系研究科の古澤明教授と武田俊太郎大学院生らは、量子ビットの情報を遠隔地に送る「量子テレポーテーション」技術を従来比100倍以上の高効率で実現した。絶対に安全な量子暗号通信や超高速な量子コンピューターの実用化が近づく。詳細は15日発行の英科学誌ネイチャーに掲載される。


 光子の量子ビットを、光の振幅や位相を転送する「光の波動の量子テレポーテーション装置」を使って遠隔地に送る。この装置は無条件で常に動作させられるうえ、従来手法の100倍以上となる61%の高効率で量子ビットの情報を劣化させることなく転送できる。


 従来手法は、転送後に量子ビットを測定して転送できたかどうかを判定する必要があり、量子ビットの転送効率も原理的に上げることは不可能だった。


 新方式は転送後の判定が不要な無条件動作が可能。今後、用いる光のエネルギーを高めることで、原理的に100%近くまで転送効率を高められるという。
古澤教授は「従来の欠点を全て克服した完全な量子テレポーテーションを実現した」と話している。


 このテレポーテーション装置を1単位として、二つ、三つと多段階にシステムを拡張していけば、従来方式の1万―100万倍の高効率な転送が可能になるという。こうした多段階の装置の接続により、量子通信の長距離化や大規模な計算が可能な量子コンピューターなどを構築できる。

(ニュースソース)朝日新聞
http://www.asahi.com/tech_science/nikkanko/NKK201308150003.html
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