コヒーレント状態と固体量子ビットに基づく量子情報処理の研究

2008 年度 自己評価報告書

• 研究課題/領域番号: 18001002
• 研究種目: 特別推進研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 理工系; 数物系科学
• 研究機関: 国立情報学研究所
• 研究代表者: 山本 喜久 国立情報学研究所, 情報学プリンシプル研究系, 教授 (60370102)
• 研究期間 (年度): 2006 – 2010
• キーワード: 量子コンピュータ / 超高速情報処理 / 微小共振器 / 光物性 / 超伝導材料・素子

研究概要

半導体スピン量子ビットもしくは超伝導磁束量子ビットを微小共振器に閉じ込め、これをコヒーレント状態にある光もしくはマイクロ波パルスを用いて初期化、制御、測定することにより、スケーラブルな量子情報処理システムを構築する概念を確立する。その候補として、次の2つの方式を取り上げる。第1の方法では、コヒーレント状態にあるパルスで量子ビットを制御することにより、ユニタリゲートモデルもしくは一方向(クラスター状態)量子計算モデルの実現を目指す。第2の方法では、コヒーレント状態にあるパルスで共振器ポラリトンを励起し、そのボーズ・アインシュタイン凝縮(BEC)特性を利用して、人工的に作り込まれた多体ハミルトニアンの基底状態を見つけ出す量子計算モデルの実現を目指す。

研究成果

• [雑誌論文] Quantum State Control, Entanglement, and Readout of the Josephson Persistent-Current Qubit (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Semba, J. Johansson, K. Kakuyanagi, H. Nakano, S. Saito, H. Tanaka, H. Takayanagi
  • 雑誌名: Quantum Information Processing Volume8,Issue2 ページ: 199-215
  • 査読あり
• [雑誌論文] Complete quantum control of a single quantum dot spin using ultrafast optical pulses (2008)
  • 著者名/発表者名: D. Press, T.D. Ladd, B. Zhang, Y. Yamamoto
  • 雑誌名: Nature 456 ページ: 218-221
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-bandwidth hybrid quantum repeate (2008)
  • 著者名/発表者名: W.J. Munro, R. Van Meter, S.G.R. Louis, Kae Nemoto
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 101 ページ: 040502
  • 査読あり
• [雑誌論文] Escape Dynamics of a Few Electrons in a Single-Electron Ratchet using Silicon Nanowire Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Miyamoto, K. Nishiguchi, Y. Ono, K.M. Itoh, A. Fujiwara
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 93 ページ: 222103
  • 査読あり
• [雑誌論文] Coherent zero-state andπ-state in an exciton-polariton condensate array (2007)
  • 著者名/発表者名: C.W. Lai, N.Y. Kim, S. Utsunomiya, G. Roumpos, H. Deng, M.D. Fraser, T. Byrnes, P. Recher, N. Kumada, T. Fujisawa, Y. Yamamoto
  • 雑誌名: Nature 450 ページ: 529-532
  • 査読あり
• [学会発表] Ultrafast Optical Control of Semiconductor Spin Qubits (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Yamamoto
  • 学会等名: Nobel Symposium 2009
  • 発表場所: Gothenburg, Sweden
  • 年月日: 2009-05-26
• [学会発表] Quantum control of the flux qubit coupled to microwave photon system (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Semba
  • 学会等名: Int. Conference on Solid state quantum information
  • 発表場所: Scuola Normale Superiore di Pisa, Italy
  • 年月日: 20081203-20081206
• [学会発表] A high bandwidth hybrid quantum repeater (2008)
  • 著者名/発表者名: Kae Nemoto
  • 学会等名: TQC 2008
  • 発表場所: Tokyo
  • 年月日: 20080130-20080201
• [学会発表] Silicon Nanoelectronics (2007)
  • 著者名/発表者名: K.M. Itoh
  • 学会等名: The International Electronic Device Meeting (IEDM)
  • 発表場所: Washington DC, USA
  • 年月日: 20071210-20071212
• [備考]
  • URL: http://www.stanford.edu/group/yamamotogroup/
• [備考]
  • URL: http://www.qis.ex.nii.ac.jp/
• [備考]
  • URL: http://www.appi.keio.ac.jp/Itoh_group
• [備考]
  • URL: http://www.brl.ntt.co.jp/J/group_007/group_007.html
• [産業財産権] 測定装置 (2009)
  • 発明者名: 角柳孝輔、仙場浩一
  • 権利者名: 日本電信電話株式会社
  • 産業財産権番号: 特許,特願2009-121380
  • 出願年月日: 2009-05-19
• [産業財産権] 量子計算装置および量子もつれ制御方法 (2006)
  • 発明者名: 角柳孝輔、中ノ勇人、仙場浩一、上田正仁
  • 権利者名: 日本電信電話株式会社
  • 公開番号: 特許特開2008-047678
  • 出願年月日: 2006-08-15