2012 Fiscal Year Research-status Report
対称性の低減を利用するＮＭＲ多量子ビット分子の創製と検証
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23655173
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
伊藤 繁和 東京工業大学, 理工学研究科, 准教授 (00312538)
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| Keywords | 量子コンピューター / 核スピン / 計算化学 / 立体配座 |
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| Research Abstract |
１）ＮＭＲ量子ビット分子として使用可能と期待できる有機フッ素化合物の構築法に関する検討を行った。まず、テフロン生成時に副生することから、その有効利用の必要性が指摘されているフルオロホルムに対し、γラクタム等から調製したリチウムエノラートを反応させると、C-F結合が置換反応をうけてジフルオロメチル化されたカルボニル化合物が得られる。このとき、競合すると考えられるプロトン引き抜き反応は抑制されている。この反応では、エノラートを生成させるときに２当量のシリル化リチウムアミドを用いると収率が向上する傾向にある。このことを検証するために、リチウムエノラートとフルオロホルムの錯形成反応が可能であるかどうかをDFT計算から見積もった。その結果、カルボニル化合物と２当量のリチウムアミドから生成すると考えられる「Mixed Aggregate」とフルオロホルムが、Li-F相互作用をドライビングフォースとする安定な錯体を形成することが見出され、C-F活性化の要因となっていることが示唆された。この他に、有効な求核的トリフルオロメチル化として見出しているインジウムを用いた手法について、フッ化物イオンの脱離が起こりにくくなっていることを見出した。
２）非等価なふたつのリン核を有するリン複素環構造を基本とした、ＮＭＲ量子ビットとして有効と考えられる新規な分子構造の探索について検討した。本年度は、以前報告しているシクロブテンのsp2およびsp3炭素原子をリンで置き換えた分子構造について、実験および計算化学を用いて詳細な再検討を行い、リン核およにプロトン核をキュービットソースとして使うことができる可能性を見出した。
３）31P核と19F核のハイブリッド分子系である2-フルオロ-1,3-ジホスファプロペンのコンホメーション解析を行った。
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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
二つの非等価な31P核と19F核を組み合わせた分子系を安定的に合成できる手法を確立し、基本的な３量子ビットユニットとして有効利用できることを見出している。昨年度までに、この３量子ビットユニットを用いる錯体形成反応によって多量子ビット構造を構築できる可能性を見出しているが、その効率は必ずしも高くはない。本年度は、この基本分子系の構造的特性に関する知見をさらに積み上げることによって、より効率的な多量子ビット化を行うことができると期待できる。これに加えて、量子ビットソースとして19F核を有効に活用できると考えられる分子の構築法について新たなアプローチをつくりだすことや、新たな31P核量子ビット分子構造を見出すことにも成功している。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでに見出している、溶液（アンサンブル）系量子コンピューター用量子ビット分子として有効な31P核と19F核をハイブリッドさせた分子系の効率的な集積法を探索する。従来は金属原子上への配位を主に用いていたが、共有結合による強固な連結法の開発を試みる。
リン複素環構造を利用した量子ビット分子の開発を行う。具体的には。これまでに見出している、一重項ビラジカル、水素付加型シクロブタジエン型分子構造を用いる。
複数の非等価19F核を導入したNMR量子ビット分子の開発を行う。具体的には、非対称型パイ電子分子系を主に利用して検討を進める。
これまでの溶液系NMR量子コンピュータに加えて、より効率的な量子情報処理として考えられている固体デバイスの開発を行う。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
合成実験に用いる試薬・溶媒、不活性ガスの購入に使用する。
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