研究課題
半導体素子グループI(国立情報学研究所・山本)では、光パルス制御量子ドットスピンを物理層とする誤り耐性量子コンピュータを5層の階層構造からなるアーキテクチャーとしで提案し、その性能評価を行なった。その結果、素因数分解と量子化学計算という2つのアルゴリズムを実行するための量子ビット数は10^8～10^9、計算時間は1～10日となることが判明した。これは現在の実験技術からは遠くかけ離れた数値であり、量子コンピュータの開発には、新しい方向を模索する必要があるとの結論に至った。以下、各グループの研究実績をまとめる。理論グループ(国立情報学研究所・根本)では、これまでの研究成果をもとに、量子情報処理ネットワークの構築方法と誤り訂正について理論的に検討した。固体物理系を中心としたデバイスを量子情報処理システムの中核として、個々のデバイスを量子バスで結ぶシステムを考案した。このモデル上で、量子情報処理システムと量子通信とを統合した量子情報ネットワークを具体的に提案することで、量子情報ネットワークの実現可能性を示した。半導体素子グループII(慶應義塾大学・伊藤)では、シリコン中のリン電子スピンコヒーレンス時間0.6秒、核スピンコヒーレンス時間2秒以上を平成21年度に達成した為、平成22年度はこのコヒーレンスを制限している要因の詳細なる解析を行った。またこの系を用いてリン電子スピンと核スピンを用いた量子計算に成功し、2量子ビットのエンタングルメントに成功した。超伝導磁束量子グループ(NTT物性研・仙場)では、トンネルエネルギー可変型超伝導磁束量子ビットの作製に成功した。この改良型の量子ビットを用いて、ダイヤモンドのNVカラーセンターの電子スピン集団と超伝導磁束量子ビット間に強結合状態を準備し、エネルギー量子1個を交換する真空ラビ振動の観測に成功した。電子スピン集団の基底状態と1励起ディッケ状態を用いて、量子ビットの重ね合わせ量子状態を数十ナノ秒保存可能なことを世界に先駆けて実証した。
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