量子情報処理アーキテクチャーにおける誤り特性に関する研究

• 研究課題/領域番号: 09F09770
• 研究種目: 特別研究員奨励費
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 外国
• 研究分野: 原子・分子・量子エレクトロニクス
• 研究機関: 国立情報学研究所
• 研究代表者: 根本 香絵 国立情報学研究所, 情報学プリンシプル研究系, 教授
• 研究分担者: EVERITT MarkStanley 国立情報学研究所, 情報学プリンシプル研究系, 外国人特別研究員 ; EVERITT Mark Stanly 国立情報学研究所, 情報学プリンシプル研究系, 外国人特別研究員
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 1,800千円 (直接経費: 1,800千円); 2011年度: 500千円 (直接経費: 500千円); 2010年度: 600千円 (直接経費: 600千円); 2009年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
• キーワード: 応用光学・量子電子 / 量子エレクトロニクス / 量子コンピュータ

研究概要

これまでの研究をもとに、主に超伝導量子ビットと、ダイヤモンドNV中心のアンサンブル系の合成系を解析できるように解析系の拡張を行った。NTTの実験グループと議論を重ねて、ダイヤモンドNV中心のアンサンブルと超伝導量子ビットの相互作用を解析できるよう準備し、実験系をモデル化して数値的に解析を行った。ダイヤモンドNV中心のアンサンブルと超伝導量子ビット間での量子的な相互作用の実証はこれまでに例がなく、理論的な解析が特に重要となった。特にNV中心と量子ビット間の相互作用は大変小さく、そのためアンサンブル中のNV中心の数は巨大になる。このアンサンブルが量子ビットとして機能する条件を理論的に整理した。理論的な議論から数値計算に適する正確なモデルを構築することが重要で、モデルに工夫をするなどして数値計算が行えるよう配慮した。超伝導量子ビットとアンサンブル量子ビット間のコヒーレントな相互作用によって、超伝導量子ビットに励起された単一量子を2体間でやりとりする過程を解析した。
さらにダイヤモンドNVセンターの性質や相互作用の解析などを統合して、理論的な議論を進めた結果、これらは実験結果と一致した。この物理過程は、量子メモリーやクラスター状態生成などの量子情報処理のための素子に応用でき、ダイナミクスについての理解は誤り特性の決定に必須である。また、本研究によりダイヤモンドNVセンターの量子的な性質の理解が深まり、今後ダイヤモンドNVセンターを量子情報素子へと応用する場合に重要な知見が得られた。

研究成果

• [雑誌論文] Quantum measurements of atoms using cavity QED (2011)
  • 著者名/発表者名: Adetunmise C.Dada, Erika Andersson, Martin L.Jones, Vivien M.Kendon, Mark S.Everitt
  • 雑誌名: Physical Review A 巻: 83(4) 号: 4
  • DOI: 10.1103/physreva.83.042339
  • 査読あり
• [雑誌論文] Coherent coupling of a superconducting flux qubit to an electron spin ensemble in diamond (2011)
  • 著者名/発表者名: Xiaobo Zhu, Shiro Saito, Alexander Kemp, Kosuke Kakuyanagi, Shin-ichi Karimoto, Hayato Nakano, William J.Munro, Tasuhiro Tokura, Mark S.Everitt, Kae Nemoto, Makoto Kasu, Norikazu Mizuochi, Kouichi Semba
  • 雑誌名: Nature 巻: 478(7368) 号: 7368 ページ: 221-224
  • DOI: 10.1038/nature10462
  • 査読あり
• [雑誌論文] Creating and observing N-partite entanglement with atoms (2011)
  • 著者名/発表者名: M S Everitt
  • 雑誌名: Journal of Physics B : Atomic, Molecular and Optical Physics 巻: 44 ページ: 35504-35504
  • 査読あり
• [雑誌論文] Universal Continuous Variable Quantum Comptation in the Micromaser (2010)
  • 著者名/発表者名: R C Wanger
  • 雑誌名: Conference Proceedings for UC10
• [学会発表] Hybrid Quantum Devices (2011)
  • 著者名/発表者名: Mark Everitt
  • 学会等名: NII湘南会議
  • 発表場所: 湘南国際村センター(招待講演)
  • 年月日: 2011-11-08
• [学会発表] Photonic qubit logic in multi-mode cavities (2011)
  • 著者名/発表者名: Mark Everitt
  • 学会等名: 14^<th> Workshop on Quantum Information Processing
  • 発表場所: The Capella, Sentosa, Singapore
  • 年月日: 2011-01-11
• [学会発表] Photonic qubit logic in multi-mode cavities (2010)
  • 著者名/発表者名: Mark Everitt
  • 学会等名: 10^<th> Asian Conference on Quantum Information Science (AQIS 2010)
  • 発表場所: University of Tokyo, Hongo Campus
  • 年月日: 2010-08-30
• [備考]
  • URL: http://www.qis.ex.nii.ac.jp/