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量子

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1: 2015/05/01(金) 21:52:12.11 ID:???*.net
IBMは4月29日、同社研究所が量子コンピューターの実用化に向けた2つの重要な進歩を遂げたと発表した。

 今回新たに開発されたのは、2種類の量子エラーを同時に検出して計測する機能と、大規模化が可能な新正方格子量子ビット回路の開発。

新たに開発した量子ビット回路は1/4インチ四方のチップにある超電導量子ビットの正方回路。
1量子ビット(キュービット)は0か1かの状態だけなく、その重ねあわせの状態を取る。

一般的なコンピューターと同様に、ビットが保持されることは量子コンピューターにおいても重要だが、量子ビットの状態はビットフリップと位相フリップと呼ばれる2種類のエラーが生じる。

続きはソースで

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http://ascii.jp/elem/000/001/005/1005259/

引用元: 【企業】IBM、量子コンピューター実用化に向け重要な進歩

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1: 2015/03/31(火) 02:42:38.79 ID:???.net
掲載日:2015年3月31日
http://eetimes.jp/ee/articles/1503/31/news029.html

no title


|1m2サイズを26×4mmサイズに

 東京大学大学院工学系研究科の古澤明教授の研究グループとNTT先端集積デバイス研究所は2015年3月31日、量子テレポーテーション装置の心臓部となる量子もつれ生成・検出部分を光チップで実現することに成功したと発表した。光学部品を不要とすることで、同様の回路をこれまでの1万分の1のサイズに縮小した。

 今回の研究成果は、量子テレポーテーションの手法を用いて量子コンピュータを実現できることを示した。
この成果は、英国の科学雑誌「Nature Photonics」(現地時間2015年3月30日)に、論文「Continuous-variable entanglement on a chip」として掲載された。

開発したチップ 出典:東京大学
http://image.itmedia.co.jp/ee/articles/1503/31/l_tt150331ToukyoU998.jpg

|量子オペアンプである量子テレポーテーション

量子テレポーテーションのイメージ 出典:東京大学
http://image.itmedia.co.jp/ee/articles/1503/31/l_tt150331ToukyoU999.jpg

 エネルギー消費が極めて小さい超高速コンピュータを実現する技術として量子コンピュータが注目されている。
これを実現するためには、大量の量子ロジックゲートを作り込む必要がある。その手法として、古澤氏らの研究グループは、光子に乗せた量子ビットの信号を転送する量子テレポーテーション技術に注目し、開発に取り組んできた。

 量子テレポーテーションとは、光子に載せた量子ビット*)の信号(光量子ビット)を、ある送信者から離れた場所にいる受信者へ転送する技術。これまでにない大容量通信を実現するとされる量子力学の原理を応用した「量子通信」を実現する上で最も重要な技術とされている。さらに、量子テレポーテーションを行う装置を組み合わせることで、超高速な処理性能を持つ「量子コンピュータ」も構築できるという。

*)0と1の重ね合わせで表示される情報単位。重ね合わせとは0と1が同時並行で存在するような一種の中間状態で、量子力学特有の状態。重ね合わせをうまく利用することで、高い処理性能の情報処理が実現できる

量子力学を応用した情報処理の可能性 出典:東京大学
http://image.itmedia.co.jp/ee/articles/1503/31/l_tt150331ToukyoU000.jpg

|2013年に「完全な量子テレポーテーション」を実現 


 古澤氏らの研究グループは2013年に、量子(光子)の波動性に着目して完全な量子テレポーテーション*)の実験に成功しており、従来に比べて100倍以上の効率で量子テレポーテーションを行う方法を見いだしていた。

*)関連記事:完全な量子テレポーテーションに成功
http://eetimes.jp/ee/articles/1308/19/news028.html

 ただ、2013年当時の実験装置は、光学テーブルの床面積が4.2×1.5mと大きく、この装置には500点以上の
ミラーやレンズなどの光学部品を使って回路を構成するなど、実用化には程遠かった。

013年当時の量子テレポーテーション用実験装置の写真。4.2×1.5mの大きさがあり、ミラーやレンズなどの光学部品を配置しレーザー光の経路を作っている。使われているミラー、レンズの数は500枚以上におよび、調整に長い時間を要した 出典:東京大学
http://image.itmedia.co.jp/ee/articles/1503/31/l_tt150331ToukyoU002.jpg
http://image.itmedia.co.jp/ee/articles/1503/31/l_tt150331ToukyoU003.jpg

続きはソースで
<参照> 
日経プレスリリース - 東大、量子テレポーテーション心臓部の光チップ化に成功 
http://release.nikkei.co.jp/detail.cfm?relID=383336&lindID=5 

Continuous-variable entanglement on a chip : Nature Photonics : Nature Publishing Group 
http://www.nature.com/nphoton/journal/vaop/ncurrent/full/nphoton.2015.42.html


引用元: 【量子力学/量子情報】量子テレポーテーションの心臓部をチップ化――量子コンピュータ実用化へ「画期的成果」

量子テレポーテーションの心臓部をチップ化――量子コンピュータ実用化へ「画期的成果」の続きを読む

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1: 2015/03/25(水) 15:49:17.94 ID:???.net
掲載日:2015年3月25日
http://www.zaikei.co.jp/article/20150325/242216.html

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 東京大学の古澤明教授・不破麻理亜大学院生らによる研究グループは、アインシュタインが提唱した「ピンホールで回折した単一光子は空間的に広がるが、異なる2点で同時に観測されない『量子(光子)の非局所性』」を世界で初めて厳密に検証することに成功した。

 アインシュタインは、「ピンホールで回折して空間的に均等に広がった光子が、スクリーン上の1点のみでしか検出されない現実があるのは、ある1点で光子が観測された瞬間、その他の点での同時観測を妨げるような遠隔相互作用が存在しなければいけない」と考えた。これは、「光子の非局所性」と呼ばれており、非常に多くの物理学者が論争を繰り広げてきた。

 今回の研究では、生成した光子をピンホールで回折させる代わりに、入射する光の一部を反射して2つの光路に分けることで光子の経路数2つに限定し、反射光と透過光の両方をホ◯ダイン測定した。その結果、「部分反射ミラーの片側(透過光)のホ◯ダイン測定の観測属性(位相)を変更すると、観測属性と得られた結果(振幅の符号)に応じてもう片側(反射光)の量子状態に変化が生じる」ことが確認できた。

これは「空間的に離れた2地点の片方の観測属性と結果に応じた影響がもう片方に及んで、それに対応する量子状態が現れた」ことを意味している。

続きはソースで


<画像>
単一光子の非局所性の概念を示す図(東京大学の発表資料より)
http://www.zaikei.co.jp/files/general/2015032513075190big.jpg

今回行われた光子の非局所性検証の実験概念を示す図(東京大学の発表資料より)
http://www.zaikei.co.jp/files/general/2015032513093020big.jpg

<参照>
日経プレスリリース - 東大、「量子の非局所性」を高精度かつ厳密に検証することに成功
http://release.nikkei.co.jp/detail.cfm?relID=383098&lindID=5

Experimental proof of nonlocal wavefunction collapse for a single particle using homodyne measurements : Nature Communications : Nature Publishing Group
http://www.nature.com/ncomms/2015/150324/ncomms7665/full/ncomms7665.html

【研究者データ】古澤明(東京大学・工学(系)研究科(研究院)・教授) - 日本の研究.com
https://research-er.jp/researchers/view/145577

引用元: 【量子力学】東大、アインシュタインが提唱した「光子の非局所性」を厳密に検証

東大、アインシュタインが提唱した「光子の非局所性」を厳密に検証の続きを読む

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1: 2015/02/18(水) 03:14:25.43 ID:???.net
掲載日:2015年2月17日
http://news.mynavi.jp/news/2015/02/17/046/

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 金属と絶縁体の狭間で電子が織りなす相転移の量子臨界現象を、東京大学大学院工学系研究科の古川哲也(ふるかわ てつや)博士、宮川和也(みやがわ かずや)助教、鹿野田一司(かのだ かずし)教授らが実験で初めて発見した。3種類の結晶で確認し、量子臨界現象の普遍性も示した。量子臨界領域が持つ大きな量子揺らぎを背景に、新しい電子状態、物性機能を開拓する突破口になりそうだ。埼玉大学の谷口弘三(たにぐち ひろみ)准教授、理化学研究所の加藤礼三(かとう れいぞう)主任研究員らとの共同研究で、2月10日の英科学誌ネイチャーフィジックスのオンライン版に発表した。

 粒子と波の両面を兼ね備えた電子は電荷を持ち、物質の中で互いに反発し合う。反発力が大きいと、電子は粒子として自由に動けず、モット絶縁体と言われる状態になる。一方で反発力が小さくなると、電子は波として自由に動くようになり、絶縁体から金属へと性質を劇的に変える。これをモット転移と呼ぶ。近年、モット転移の量子臨界現象(電子の集団が量子揺らぎを持つ特異な臨界流体)が理論的に予言され、その検証が待ち望まれていた。

 研究グループは3種類の異なる分子性結晶(分子を構成単位とする結晶で、圧力変化などに応答しやすい)の電気抵抗を測定し、各物質の電気抵抗が量子臨界現象に特有の法則を高い精度で満たしていることを示し、モット転移の量子臨界現象を初めて実証した。今回調べた3種類の結晶は、絶対温度25度程度より低い極低温では、物質ごとの個性を反映した多様な金属か絶縁体のいずれかに陥った。これに対し、絶対温度数十度に上げて圧力をかけると、一定の低温・圧力領域で量子臨界現象になることを見いだした。

 研究に使った3種類の分子性結晶は極低温領域でそれぞれ、金属、超伝導、反強磁性秩序状態、スピン液体など異なる状態になり、加圧でモット転移を起こすことが知られていた。物質ごとの個性が際立って現れる極低温領域の状態とは対照的に、絶対温度数十度、高圧で起きる量子臨界現象は物質によらないことを突き止めた。

 分子性結晶中の電子の集団は、極低温から絶対温度数十度まで上げると、普遍的な性質を反映するようになる新事実について、研究グループは「物質科学や物理学全般に適用できる概念」と提唱した。この実験結果を動的平均場理論の予測と比較したところ、量子臨界現象を特徴づける臨界指数がほぼ一致し、この分野の理論研究にも重要な指針を提供した。

続きはソースで

引用元: 【物性物理/量子力学】金属と絶縁体の狭間に量子臨界現象発見 - 東大など

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1: 2015/02/06(金) 17:36:07.62 ID:???.net
ダイヤモンドを用いた電子と光子の量子もつれ検出の概要。ダイヤモンドに内在する量子もつれ機構を利用し、電子と光子の量子もつれを検出。ほぼ完全な量子もつれ検出を実験で実証した

画像
http://news.mynavi.jp/news/2015/02/06/295/images/001l.jpg

 横浜国立大学は2月4日、光子の発光と吸収だけで量子通信や量子計算に用いられる量子テレポーテーションを可能にする新原理を実証したと発表した。
 同成果は、同大大学院 工学研究院の小坂英男教授、新倉菜恵子研究員らによるもの。詳細は、米国物理学会誌「Physical Review Letters」のオンライン版に掲載される予定。

 今回、特殊な光源や検出器に頼ることなく、量子メモリ素子となるダイヤモンド中の単一欠陥の電子に内在する量子もつれを利用し、発光と吸収という自然現象だけで光子と電子の量子もつれを検出した。具体的には、量子もつれ生成は発光した光子と残った電子が自然にもつれるように、また、量子もつれ検出は光子と電子がもつれて吸収されるように工夫を行った。
このような自然現象の利用で、特別な量子操作の必要もなく量子テレポーテーションによる量子中継が行えることを実験によって明らかにしたという。

 なお、同方式では、光ファイバを伝わって量子ノードに到達した光子を無駄にすることなく中継に利用することができる。つまり、中継ごとの失敗確率を原理的にゼロに抑えることができる。その結果、光ファイバ中で光子がなくなるのを避けるために中継区間を可能な限り短くすることで、通信レートを最大限まで上げることが可能になる。

続きはソースで

マイナビニュース日野雄太  [2015/02/06]
http://news.mynavi.jp/news/2015/02/06/295/

引用元: 【物理】横国大、量子テレポーテーションを可能にする新原理を実証

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1: 2014/12/25(木) 20:53:03.78 ID:???.net
掲載日:2014/12/25

 情報通信研究機構(NICT)は12月19日、電気通信大学と共同で、光ファイバ通信波長帯における量子もつれ光子対の生成効率を向上させる技術を開発したと発表した。

 詳細は、英国科学誌「Scientific Reports」に掲載された。

 量子もつれ光子対は、絶対に破られない暗号や超高速計算など、従来の情報通信技術では不可能だった機能を実現する上で不可欠な光源である。NICTでは、通信波長帯において独自の高純度量子もつれ光源を開発してきた。量子もつれ光源を駆動させるためには、波長やパルス幅などのパラメータを自在に調整でき、なおかつ高速で安定動作できるレーザが必要となる。
今回、2.5GHzの駆動用レーザをこの高純度量子もつれ光源に組み合わせることで、雑音を増やすことなく、量子もつれ光の生成速度を30倍以上高速化することに成功したという。

 今回の成果により、市販の安価な光通信機器を用いた量子情報通信システムの構築が可能になるため、実用化に向けた研究開発が加速することが期待されるとコメントしている。

<画像>
(上)周波数コム光源と(下)量子もつれ光生成実験装置
http://news.mynavi.jp/news/2014/12/25/221/images/001l.jpg

<参照>
プレスリリース | 量子通信の実現に向けた、量子もつれ光の高速生成技術を開発 | NICT-独立行政法人 情報通信研究機構
http://www.nict.go.jp/press/2014/12/19-1.html

<記事掲載元>
http://news.mynavi.jp/news/2014/12/25/221/

引用元: 【技術】NICT、量子通信の実現に向けた量子もつれ光の高速生成技術を開発

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