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2012 Fiscal Year Annual Research Report

分子電子スピンの4量子ビット系量子テレポーテーションの実証

Research Project

Project/Area Number 22550124
Research InstitutionOsaka City University

Principal Investigator

中澤 重顕  大阪市立大学, 理学(系)研究科(研究院), 特任講師 (70342821)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 工位 武治  大阪市立大学, 理学(系)研究科(研究院), 特任教授 (10117955)
Project Period (FY) 2010-04-01 – 2013-03-31
Keywords量子コンピュータ / 量子メモリー / 量子ビット / ジラジカル
Research Abstract

我々は有機分子電子スピンをもちいて量子演算・量子情報処理を行う研究を行ってきた。量子ビットとして様々な量子物理系が提案され研究されているが、最近ではそれぞれの量子物理系の長所をいかしたハイブリッド系を構築することが注目されている。特に最近ではハイブリッド系における量子メモリーの研究課題がクローズアップされてきた。量子情報処理において量子メモリーは必要不可欠であるのでその重要性に鑑み昨年度より有機磁性分子をもちいた量子メモリー開発に研究をシフトさせた。2つのニトロキシド基をもつ分子であるイミノニトロキシド‐ニトロキシド直接連結型基底三重項ジラジカル1(微細構造定数D=-0.0655 cm-1)は、ゼロ磁場下で超伝導量子ビットと結合する分子スピン量子ビットアンサンブルとして興味がもたれ量子メモリーとして期待される。当該年度は、量子メモリーとして利用するためジラジカル1をホスト結晶に希釈させた希釈単結晶を育成しESRによるキャラクタリゼーションを行った。ジラジカル1のNO基をCO基に置換した構造のよく似たホスト分子を用いることによりジラジカル1を任意の濃度で希釈させることができることがわかった。希釈単結晶をすりつぶしたパウダーのESR測定の結果、ジラジカル1は結晶場においてD値の異なる2つのコンフォマーが存在することがわかった。ESRスペクトルの温度変化の測定の結果、温度の低下につれてD値は変化し、それはNO基を含む2つの面の2面角が変化するためであることがわかった。今回の研究結果からジラジカル1の希釈単結晶は、超伝導量子ビットとのハイブリッド系における量子メモリーとして有望であることがわかった。今後の量子情報処理の研究の主流になると考えられるハイブリッド系の開発に大きく貢献できると考えられる。

Current Status of Research Progress
Reason

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (15 results)

All 2013 2012 Other

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (10 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] A Synthetic Two-Spin Qubit: g-Engineered Exchange-Coupled Biradical as Designed for Controlled-NOT Gate Operations2012

    • Author(s)
      Nakazawa, S.; Nishida, S.; Ise, T.; Yoshino, T.;Mori, N.; Rahimi, R.D.; Sato, K.; Morita, Y.;Toyota, K.; Shiomi, D.; Kitagawa, M.; Hara, H.;Carl, P.; Höfer, Takui, T.
    • Journal Title

      Angew. Chem. Int. Ed

      Volume: 51 Pages: 9860-9864

    • DOI

      DOI:10.1002/anie.201204489

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Pulsed Electron Spin Nutation Spectroscopy of Weakly Exchange-Coupled Biradicals: a General Theoretical Approach and Determination of the Spin Dipolar Interaction2012

    • Author(s)
      Ayabe, K.; Sato, K.; Nishida, S.; Ise, T.; Nakazawa, S.; Sugisaki, K.; Morita, Y.; Toyota, K.; Shiomi, D.; Kitagawa, M.;Takui, T.
    • Journal Title

      Phys. Chem. Chem. Phys

      Volume: 14 Pages: 9137-9148

    • DOI

      DOI:10.1039/c2cp40778g

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Improved Sensitivity by Isotopic Substitution in Distance Measurements Based on Double Quantum Coherence EPR2012

    • Author(s)
      Abe J.; Ueki S.; Arata T.; Nakazawa, S.; Yamauchi S.; Ohba Y.
    • Journal Title

      Appl. Magn. Reson.

      Volume: 42 Pages: 473-485

    • DOI

      DOI:10.1007/s00723-012-0317-x

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Tandem Arrays of TEMPO and Nitronyl Nitroxide Radicals with Designed Arrangements on DNA2012

    • Author(s)
      Atsumi, H.; Maekawa, K.; Nakazawa S.;Shiomi D.; Sato, K.; Kitagawa, M.; Takui, T.; Nakatani, K.
    • Journal Title

      Chemistry-A Euro. J

      Volume: 18 Pages: 178-183

    • DOI

      DOI:10.1002/chem.201102693

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] ESR double quantum transitions revisited: a ground-state triplet nitroxide diradical with sizable ZFS as studied by single-crystal CW/Pulsed ESR spectroscopy2013

    • Author(s)
      中澤重顕
    • Organizer
      The 46th Annual International meeting of the ESR Spectroscopy Group of the Royal Society of Chemistry
    • Place of Presentation
      Warwick, UK
    • Year and Date
      2013-04-10
  • [Presentation] Double quantum transitions of ground-state triplet iminonitroxide-nitroxide diradicals as studied by pulsed ESR nutation spectroscopy2012

    • Author(s)
      中澤重顕
    • Organizer
      8th Asia-Pacific EPR/ESR Symposium (APES2012)
    • Place of Presentation
      Beijing, China
    • Year and Date
      2012-10-13
  • [Presentation] A study of fine-structure tensor and double quantum transitions of nitroxide-substituted iminonitroxide2012

    • Author(s)
      中澤重顕
    • Organizer
      The sixth Japanese-Russian Workshop on Open Shell Compounds and Molecular Spin Devices
    • Place of Presentation
      Rostov-on-Don, Russia
    • Year and Date
      2012-09-10
  • [Presentation] Double quantum transitions of ground-state triplet iminonitroxide-nitroxide as studied by pulsed ESR nutation spectroscopy

    • Author(s)
      中澤重顕
    • Organizer
      The 13th International Conference on Molecule-based Magnets
    • Place of Presentation
      Orlando,USA
  • [Presentation] Synthetic Electron Spin Qubits as Manipulated by Pulsed ESR Spectroscopy

    • Author(s)
      中澤重顕
    • Organizer
      The 2nd Internal Symposium of Electron Spin Science
    • Place of Presentation
      Matsushima, Japan
  • [Presentation] ゼロ磁場分裂定数の大きなニトロキシド系ジラジカルの希釈単結晶中の構造と2量子遷移のCW/Pulsed ESRによる研究

    • Author(s)
      中澤重顕
    • Organizer
      日本化学会第93春季年会
    • Place of Presentation
      立命館大学 びわこ・くさつキャンパス
  • [Presentation] A Study of the zero-field splitting tensor and Double Quantum Transitions of triplet-state nitroxide-substituted iminonitroxide:A quest for a spin quantum memory in a hybrid system with an SC flux qubit

    • Author(s)
      中澤重顕
    • Organizer
      FIRST 量子情報処理プロジェクト 新学術領域 量子サイバネティクス 全体会議2012
    • Place of Presentation
      東京大学 本郷キャンパス 小柴ホール
  • [Presentation] イミノニトロキシド-ニトロキシド基底三重項ジラジカルの電子状態及び2量子遷移の希釈単結晶CW/Pulse ESR法による研究

    • Author(s)
      中澤重顕
    • Organizer
      第51回電子スピンサイエンス学会年会
    • Place of Presentation
      札幌コンベンションセンター
  • [Presentation] イミノニトロキシド-ニトロキシド基底三重項ジラジカルのESR二量子遷移のパルスESRニューテーション法による研究

    • Author(s)
      中澤重顕
    • Organizer
      第6回分子科学討論会
    • Place of Presentation
      東京大学 本郷キャンパス
  • [Presentation] Zero-Field Splitting Tensor and Double Quantum Transitions of Nitoroxide-Substituted Iminonitroxide: A Candidate for QC Qubit-Coupled Ensemble Spin Quantum Memory

    • Author(s)
      中澤重顕
    • Organizer
      第7回科研費量子サイバネティクス総括班会議
    • Place of Presentation
      ハイアットリージェンシー京都
  • [Book] EPR of Free Radicals in Solids II: Trends in Methods and Applications (Chapter 3)2012

    • Author(s)
      T. Takui, S. Nakazawa, H. Matsuoka, K. Furukawa, K. Sato, and D. Shiomi
    • Total Pages
      71-762
    • Publisher
      Springer

URL: 

Published: 2014-07-24  

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