2016 Fiscal Year Research-status Report
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16K13714
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
深津 晋 東京大学, 大学院総合文化研究科, 教授 (60199164)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 音波 / 量子アルゴリズム実装 / 量子コンピューティング / ビッグデータ高速検索 / 周波数自由度 / 量子ゲート / 3Dプリンティング / ゴーストイメージング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
量子アルゴリズムの実装に「波」のコヒーレンスだけが必要な事実は意外にもあまりよく知られていない。本研究はこの点にいち早く注目し、光よりもコヒーレンスの良い音波を用いることで量子計算・ビッグデータ高速検索のための実践的なプラットフォームを構築、ビット型量子計算（「音で量子コンピューティング」）の可能性を模索するものである。とくに音波の「周波数自由度」を利用して量子論理ゲートモジュールの具現化を試みる点に特長がある。
H28年度では、大気中を伝播する弾性波を対象に周波数自由度にもとづく量子ゲート構築に必要な要素技術の確立を急いだ。キャリアには40kHz帯の超音波を選択し、3Dプリンティング技術を駆使することで導波管、分波器、合波器等のプロトタイプを作製するとともにこれらの周波数特性を詳細に調べた。さらにコムフィルタ製作の準備段階として穿孔ダイヤフラム型の狭帯域バンドパスフィルタを設計・製作し、スペクトラムアナライザによる特性評価を行った。一方、アダマールゲート、制御ノットゲートには周波数上方・下方変換が必要であり、非線形音響効果を利用した周波数変換素子の開発を試みた。回転翼によるドップラー効果と流体自身のもつ非線形性を用いたパラメトリック変換素子のふたつを検討し、先鋭スペクトル確保の観点から後者に対して検討を進めた。その結果、進行超音波と直交する進行密度波によってサイドバンド抑圧比の高い(>20dB)ペデスタルフリーな高調波が高効率発生する可能性を示唆する実験結果を得た。
さらに当初計画の枠を超える関連研究項目として音波ゴーストイメージングにもとづく秘匿性プロトコルに関する検討を加えた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
個別要素技術に対する検討が計画的に進み、ほぼ問題点が洗い出された状況にある。一方、予備検証的に量子ゲートの構築を試みたところ、機械的振動の結合や自由伝播音波の回り込みによる受音素子のクロストークが発生する一方で、音波の振幅減衰が予想以上に大きくなる事実が判明した。これらを回避あるいは根本的に抑制するための試みを通じて最終目標に向かって全力で研究を推進する。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度の成果を踏まえて次年度に予定されている音響量子ゲート構築への道筋をつける。この際、超音波減衰の小さな材料を選択し、ゲート構成部品のサイズの最適化を試みる。さらに音波増幅の可能性を積極的に検討する。このため音響トランジスタと並行して当初案にはなかった熱音響効果の利用を新たに検討に加える。最終的にこれらの基盤要素技術を総合的に駆使することで音響回転ゲートと音響制御ノットゲートを構築し、動作の検証ステージに進む。その上でグローバーの検索アルゴリズムの実装に必要となるハードウエア群の具現化を模索する。
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