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2007 年度 実績報告書

パルス電子-核多重共鳴による分子スピン量子状態の制御

研究課題

研究課題/領域番号 18350015
研究機関大阪市立大学

研究代表者

佐藤 和信  大阪市立大学, 大学院・理学研究科, 教授 (90264796)

キーワード量子コンピュータ / 量子状態制御 / パルス電子-核多重共鳴 / 分子スピン / 量子位相 / 量子情報
研究概要

分子スピン量子コンピュータや量子情報操作への展開を視野に入れた分子スピンの新たな応用を開拓することを目的として、分子スピン量子状態制御に基づく分子スピンテクノロジーの開発研究とモデル系の開拓研究を展開した。パルス電子-核多重共鳴(EMDOR/TRIPLE)法による量子演算を実証するために、マロニルラジカル希釈単結晶試料やベンゾフェノンをホストとするジフェニルニトロキシドや重水素標識したジフェニルニトロキシドの希釈系単結晶試料を育成し、量子状態制御の実験を行った。パルスESR/ENDOR技術を応用することにより量子状態の初期化し、絡み合い状態を形成した。生成した量子絡み合い状態にマイクロ波パルスやラジオ波パルスを照射することにより、量子絡み合い状態間の量子変換を実現した。量子絡み合い状態の変換によって生じる電子スピンや核スピンのスピノール性を観測することにより、スピン1/2の量子状態変換に対する一般的性質を実験的に実証し、新しい分子スピンテクノロジーとして利用できることを示した。また、溶液状態にある分子スピン系を利用した量子コンピュータの開発を目的として、分子スピンバス量子コンピュータに適した分子スピン系の探索を行った。重水素やフッ素原子で標識した種々のジフェニルニトロキシドを合成し、溶液のESRスペクトルを測定した。超微細結合定数を決定することにより電子状態を解明し、各々の等価な核種の個数や制御可能性を明らかにした。パルスESR法を用いて決定したスピン系の緩和時間を評価することにより、量子演算の実行可能性を考察した。大きな電子的変調効果が生じるフッ素原子を導入することにより緩和時間が増大することが明らかとなり、溶液電子スピン系での量子演算を実現できる可能性を示した。

  • 研究成果

    (15件)

すべて 2008 2007 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (7件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Thermochromism in an Organic Crystal Based on the Co-existence of σ-and π-Dimers2008

    • 著者名/発表者名
      Y.Morita, 他
    • 雑誌名

      Nature Materials 7

      ページ: 48-51

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Curved Aromaticity of Corannulene-Based Neutral Radical:Crystal Structure and 3D Unbalanced Delocalization of Spin2008

    • 著者名/発表者名
      Y.Morita, 他
    • 雑誌名

      Angew.Chem.Int.Ed. 47

      ページ: 2035-2038

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Macrocyclic High-Spin(S=2)Molecule:Spin Identification of A Sterically Rigid Metacyclophane-Based Nitroxide Tetraradical by Two-Dimensional Electron Spin Transient Nutation Spectroscopy2008

    • 著者名/発表者名
      T.Sawai, 他
    • 雑誌名

      Angew.Chem.Int.Ed. (印刷中)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electronic and molecular-structures of C_<60>-based poly-anionic high-spin molecular clusters:Direct spin identification and electron spin transient nutation spectroscopy for high spin chemistry2008

    • 著者名/発表者名
      S.Nakazawa, 他
    • 雑誌名

      Inorg.Chim.Acta. (印刷中)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Control in spin-delocalization into the 2-substituted pi-systems in 3-oxophenalcnoxyl neutral radicals:evaluation by their dimeric stmctures and DFT calculations2007

    • 著者名/発表者名
      S.Nishida, 他
    • 雑誌名

      Tetrahedron 63

      ページ: 7690-7695

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Implementation of Molecular Spin Quantum Computing by Pulsed ENDOR Technique:Direct Observation of Quantum Entanglement and Spinor2007

    • 著者名/発表者名
      K.Sato, 他
    • 雑誌名

      Physica E 40

      ページ: 363-366

    • 査読あり
  • [学会発表] コヒーレントパルス電子-電子二重共鳴を用いた電子-核スピン系の量子状態制御2008

    • 著者名/発表者名
      佐藤 和信, 他
    • 学会等名
      日本化学会第87春季年会
    • 発表場所
      立教大学、東京
    • 年月日
      20080326-30
  • [学会発表] Development of A Coherent-Dual ELDOR Spectrometer for Implementation of Molecular-Spin Quantum Computers2007

    • 著者名/発表者名
      Kazunobu Sato, 他
    • 学会等名
      A Joint Conference of the International Symposium on Electron Spin Science and the 46th Annual Meeting of the Society of Electron Spin Science and Technology(ISESS-SEST2007)
    • 発表場所
      Shizuoka,Japan
    • 年月日
      20071106-09
  • [学会発表] 分子スピン量子コンピュータの要素技術としてのCoherent Dual ELDORによるマイクロ波位相制御と応用2007

    • 著者名/発表者名
      佐藤 和信, 他
    • 学会等名
      第1回分子科学討論会2007
    • 発表場所
      東北大学
    • 年月日
      20070917-20
  • [学会発表] Implementation of Molecular Spin Quantum Computing by PUIsed Electron Magnetic Resonancc Technique:Coherent ENDOR/Dual ELDOR-Based QC2007

    • 著者名/発表者名
      Kazunobu Sato, 他
    • 学会等名
      Asianc Conference on Quantum Information Science(AQIS2007)
    • 発表場所
      Kyoto,Japan
    • 年月日
      20070903-06
  • [学会発表] Development of Molecular Spin-Bus Quantum Computers:Application of Organic Spin systems and Manipulation by Pulsed ENDOR Technique2007

    • 著者名/発表者名
      Kazunobu Sato, 他
    • 学会等名
      12th International Symposium on Novel Aromatic Compounds
    • 発表場所
      Awaji IslandHyogo,Japan
    • 年月日
      20070722-27
  • [学会発表] Molecular-spin quantm computing by pulsed electron magnetic resonance:application of molecular spins to Quantum Information Science2007

    • 著者名/発表者名
      Kazunobu Sato, 他
    • 学会等名
      1st Russian-Japancse WorkShop"Open Shell Compounds and Molecular Spin Devices"
    • 発表場所
      Novisibirsk,Russia
    • 年月日
      20070630-0702
  • [学会発表] パルス電子スピン共鳴と量子情報科学2007

    • 著者名/発表者名
      佐藤 和信
    • 学会等名
      第11回ESRフォーラム
    • 発表場所
      京阪奈プラザ
    • 年月日
      2007-06-09
  • [図書] "Quantum Information Processing as Studied by Molecule-Based Pulsed ENDOR Spectroscopy", in Modern Magnetic Resonance, ed.Graham A. Webb2007

    • 著者名/発表者名
      R.Rahimi, 他
    • 総ページ数
      643-650
    • 出版者
      Springer-Verlag
  • [備考]

    • URL

      http://www.sci.osaka-cu.ac.jp/chem/phy2/indexj.html

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公開日: 2010-02-04   更新日: 2016-04-21  

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