|
古典コンピューターにおける論理演算の考え方を根底からくつがえす量子論理演算は、すでに少数の量子ビットであれば実現している。しかし、現実的な桁数の演算にはほど遠い。そこで、研究代表者らは、結晶中にある無数のイオン一つ一つをそれぞれ１量子ビットずつに割り当てることで、量子ビットを高度に集積することを目指し、新しい系の探索と観察する光学顕微鏡の独自開発を10年にわたり続けてきた。その結果、昨年春、ついにLaF3結晶中にドープされたPr3+を１イオンごとに光検出することに成功した。当該研究では、この成果を発展させ、①複数のイオンの核スピン状態を個別に光操作することで量子演算を実現する。②量子演算に用いるPr3+同士の三次元相対位置を数nmの精度で決定する方法論を確立し、Pr3+同士の相互作用を精密に分光測定することで、集積化されたPr3+で実現可能な量子論理演算を評価することを目標とする。
当該年度は、この目標に向けて、Pr3+を高感度に測定するための高安定、高精度、非磁性の顕微システムを構築した。その結果、Pr3+同士の三次元相対位置を決定する場合に、遷移双極子の向きにより、20～30 nmの系統誤差が生じることが分かった。そこで、三次元のすべての軸を高精度に決定することで、系統誤差を20～30 nmから0.5 nmに小さくすることに成功した。この技術によって、Pr3+を光走査するための基本かつ必須の技術を手に入れた。当該研究は2019年度で終了するが、今後も継続的に研究を続けることで、現実的な桁数の演算をPr3+で実現したいと考えている。
|
