液体電子スピン量子計算機-電子常磁性共鳴によるアプローチ

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11875019
• 研究機関: 北海道教育大学
• 研究代表者: 下山 雄平 北海道教育大学, 教育学部・函館校, 教授 (50123948)
• 研究分担者: 藤井 金苗 日本電子(株), 分析機器技術本部, 課長
• キーワード: 量子コンピュータ / 量子ビット / NAND / 電子スピン共鳴 / アルゴリズム / バイラジカル / スピンフリップ / スピンアイソレーション

研究概要

不対電子を持つ高濃度の有機ラジカル(DPPH-ベンゼン:10^<-3>M)を用い、EPR測定により高速回転するスピン間の相互作用が決定された。これにより、スピン飽和やスピン・フリップ等のスピン間相互の位相(↑↓)関係が確立された。これは、ビットをスピンの位相によって表現することに対応する。しかし、この場合スピンの位相は±1/2に厳密に一致する必要はなく、中間の位相関係にあっても良い。これにより、量子(quantum : Q)ビットが定義できた。
スピンの位相関係は一般に交換積分Jによって決まるが、傾斜磁場を用いるとスピン間の相互作用を位相深度によって制御することが出来る。即ちスピン分離(アイソレーション)が可能となった。
パルス磁場を用いることにより、より直接にスピン量子数の上昇と下降が実現でき、ウニタリー変換が液体中のスピン系で実現できた。この事は、量子計算機のアルゴリズムで一番大切なウニタリー変換が、高速(数ナノ秒)でアナロガスに実行されることを意味している。Qビットを利用した巨大計算が短時間で実行が期待できる。

研究成果

• [文献書誌] T. MATSUURA, T. KOMATSU, E. HATTA and Y. SHIMOYAMA: "Enhanced Orientation in Langmuir-Blodgett Films of Tetra-tert-butyl Phthalocyanines"Japanese Journal of Applied Physics. 39. 1821-1825 (2000)
• [文献書誌] T. MATSUURA, A. NISHIMURA and Y. SHIMOYAMA: "Fabrication of Langmuir-Blodgett Films of β-carotene by Flow-orientation"Japanese Journal of Applied Physics. 39. 3557-3561 (2000)
• [文献書誌] O. ONODERA, H. SAKAGUCHI and Y. SHIMOYAMA: "Growth Process of Self-Assembled Monolayers of Poly-3-Dodecylthiophene"Journal of The Surface Science Society of Japan. 21. 392-397 (2000)
• [文献書誌] M. NAKAJIMA, O. ONODERA, T. MATSUURA, T. TAKAMURA and Y. SHIMOYAMA: "Growth Process of Self-Assembled Monolayers of Thiophene"Journal of The Surface Science Society of Japan. 21. 590-594 (2000)
• [文献書誌] H. KAJI and Y. SHIMOYAMA: "Fabrication and Structure of Langmuir-Blodgett Films of Nitrostilbene"Journal of The Surface Science Society of Japan. 21. 800-805 (2000)
• [文献書誌] M. TAKAHASHI, H. KAJI and Y. SHIMOYAMA: "Phase Transitions and Structures in Langmuir-Blodgett Films"Japanese Journal of Applied Physics. 39. 6720-6725 (2000)