スケーラブル量子コンピューティングを目指した量子ビット間相互作用の研究

2009 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19540422
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 原子・分子・量子エレクトロニクス・プラズマ
• 研究機関: 近畿大学
• 研究代表者: 中原 幹夫 近畿大学, 理工学部, 教授 (90189019)
• 研究分担者: 大見 哲巨 近畿大学, 理工学部, シニアサイエンティスト (70025435)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2009
• キーワード: 量子コンピュータ / 量子ビット / 中性原子 / トポロジカル量子計算 / 冷却Fermi原子 / 非古典的相関

研究概要

現在提案されているさまざまな量子ビットの中から,最もデコヒーレンスに強く,かつ制御可能性が期待される系として中性原子を取り上げ,この系の弱点である「選択的制御の欠如」を克服する方法を研究した.中性原子を,共存する近接場光と光格子のポテンシャルでトラップすれば,量子コンピュータとして要求されるすべての条件を満たすスケーラブルな量子コンピュータが,既存の技術で実現できることを示した.

研究成果

• [雑誌論文] Geometric quantum gates in liquid-state NMR based on a cancellation of dynamical phases (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Ota, Y. Goto, Y. Kondo, M. Nakahara
  • 雑誌名: Physical Review A vol.80 ページ: 052311 1-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] Economical (k, m)-threshold controlled quantum teleportation (2009)
  • 著者名/発表者名: A. SaiToh, R. Rahimi, M. Nakahara
  • 雑誌名: Physical Review A vol.79 ページ: 062313 1-9
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular electron-spin quantum computers and quantum information processing: pulse-based electron magnetic resonance spin technology applied to matter spin-qubits (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Sato, S. Nakazawa, R. Rahimi, T. Ise, S. Nishida, T. Yoshino, N. Mori, K. Toyota, D. Shiomi, Y. Yakiyama, Y. Morita, M. Kitagawa, K. Nakasuji, M. Nakahara, H. Hara, P. Carl, P. Hofer, T. Takui
  • 雑誌名: Journal of Materials Chemistry vol.19 ページ: 3739-3754
  • 査読あり
• [雑誌論文] Implementation of holonomic quantum gates by an isospectral deformation of an Ising dimer chain (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Ota, M. Bando, Y. Kondo, M. Nakahara
  • 雑誌名: Physical Review A vol.78 ページ: 052315 1-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nonclassical correlation in a multipartite quantum system: Two measures and evaluation (2008)
  • 著者名/発表者名: A. SaiToh, R. Rahimi, M. Nakahara
  • 雑誌名: Physical Review A vol.77 ページ: 052101 1-9
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evaluating measure of nonclassical correlation in a multiparticle quantum system (2008)
  • 著者名/発表者名: A. SaiToh, R. Rahimi, M. Nakahara
  • 雑誌名: International Journal of Quantum Information vol.6,Supp.1 ページ: 787-793
  • 査読あり
• [雑誌論文] Coherence Conservation of a Qubit Coupled to a Thermal Dissipating Environment (2008)
  • 著者名/発表者名: R. Rahimi, A. SaiToh, M. Nakahara
  • 雑誌名: International Journal of Quantum Information vol.6,Supp.1 ページ: 779-785
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bang-Bang Control of Entanglement in Spin-Bus-Boson Model (2007)
  • 著者名/発表者名: R. Rahimi, A. SaiToh, M. Nakahara
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan vol.76 ページ: 114007 1-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] Generation and Suppression of Decoherence in Artificial Environment for Qubit System (2007)
  • 著者名/発表者名: Y. Kondo, M. Nakahara, S. Tanimura, S. Kitajima, C. Uchiyama, F. Shibata
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan vol.76 ページ: 074002 1-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] Implementation of molecular spin quantum computing by pulsed ENDOR techniques: direct observation of quantum entanglement and spinor (2007)
  • 著者名/発表者名: K. Sato, R. Rahimi, N. Mori, S. Nishida, K. Toyota, D. Shiomi, Y. Morita, A. Ueda, S. Suzuki, K. Furukawa, T. Nakamura, M. Kitagawa, K. Nakasuji, M. Nakahara, H. Hra, P. Carl, P. Hofer, T. Takui
  • 雑誌名: Physica E vol.40 ページ: 363-366
  • 査読あり
• [学会発表] Nonclassical correlations in quantum systems: detection and quantification (2010)
  • 著者名/発表者名: A. SaiToh, R. Rahimi, M. Nakahara
  • 学会等名: Workshop on Quantum Information Science, Hong Kong University
  • 発表場所: Hong Kong, China
  • 年月日: 20100107-20100108
• [学会発表] Scalable neutral atom quantum computer with interaction on demand (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Nakahara
  • 学会等名: Workshop on Quantum Information Science, Hong Kong University
  • 発表場所: Hong Kong, China
  • 年月日: 20100107-20100108
• [学会発表] 近接場光や赤方離調されたレーザ光にトラップされた多量子ビットレジスター (2010)
  • 著者名/発表者名: 中原幹夫, 近藤康, 井手俊毅, 大見哲巨
  • 学会等名: 日本物理学会第65回年次大会
  • 発表場所: 岡山大学
  • 年月日: 2010-03-23
• [学会発表] Topological Quantum Computing with p-Wave Superfluid (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Nakahara, T. Ohmi
  • 学会等名: American Physical Society March Meeting
  • 年月日: 2010-03-16
• [学会発表] Physical realizations of quantum computer (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Nakahara
  • 学会等名: Pre-workshop lectures of Workshop on Quantum Information Science, Hong Kong University
  • 発表場所: Hong Kong, China
  • 年月日: 2010-01-06
• [学会発表] Linear and Nonlinear Maps for Detection and Quantification of Nonclassical Correlations (2009)
  • 著者名/発表者名: A. SaiToh, R. Rahimi, M. Nakahara
  • 学会等名: International Conference on Quantum Information and Technology, National Institute of Informatics
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 20091202-20091205
• [学会発表] Time Evolution of Non-Classical Correlated States for an Economical Approach to Quantum Information Processing (2009)
  • 著者名/発表者名: R. Rahimi, A. SaiToh, M. Nakahara
  • 学会等名: 2nd International Workshop on Dynamics and Manipulation of Quantum Systems, Koshiba Hall, Tokyo University
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 20091113-20091116
• [学会発表] Nonclassical Correlation Witness (2009)
  • 著者名/発表者名: R. Rahimi, A. SaiToh, M. Nakahara
  • 学会等名: International Symposium on Quantum Nanophotonics and Nanoelectronics, Komaba
  • 発表場所: University of Tokyo, Japan
  • 年月日: 20091018-20091020
• [学会発表] Automatic factorization of SU(2n) matrix (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Tomita, V. Ebrahimi, M. Nakahara
  • 学会等名: QIT20
  • 発表場所: 広島大学
  • 年月日: 20090521-20090522
• [学会発表] Economical Measure of Nonclassical Correlation (2009)
  • 著者名/発表者名: A. SaiToh, R. Rahimi, M. Nakahara
  • 学会等名: QIT20
  • 発表場所: 広島大学
  • 年月日: 20090521-20090522
• [学会発表] Economical (k, m)-threshold controlled quantum teleportation (2009)
  • 著者名/発表者名: A. SaiToh, R. Rahimi, M. Nakahara
  • 学会等名: The 4th Workshop on Theory of Quantum Computation, Communication and Cryptography, University of Waterloo
  • 発表場所: Waterloo, Canada
  • 年月日: 20090511-20090513
• [学会発表] Holonomic Quantum Computing (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Nakahara
  • 学会等名: Symposium on Quantum Computing and Quantum Information Processing, Shahid Beheshti University
  • 発表場所: Tehran, Iran
  • 年月日: 20090103-20090104
• [学会発表] Topological Quantum Computing with p-Wave Superfluid (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Nakahara
  • 学会等名: Max-Planck Institute fur Quantenmoptics MPQ
  • 発表場所: Garching, Germany
  • 年月日: 2009-11-20
• [学会発表] Computing with Quanta (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Nakahara
  • 学会等名: The College of William & Mary
  • 発表場所: Williamsburg, VA, USA
  • 年月日: 2009-10-02
• [学会発表] Simple method for automatic factorization of SU(2n) matrix (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Tomita, V. Ebrahimi, M. Nakahara
  • 学会等名: 日本物理学会第64回年次大会
  • 発表場所: 立教大学
  • 年月日: 2009-03-30
• [学会発表] アゾベンゼンの量子ビットへの応用についての検討 (2009)
  • 著者名/発表者名: 安田泰雅, 多田雅人, 中原幹夫
  • 学会等名: 日本物理学会第64回年次大会
  • 発表場所: 立教大学
  • 年月日: 2009-03-27
• [学会発表] Topological Vortex Formation in BEC of Alkali Atoms as Quantum State Engineering (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Nakahara
  • 学会等名: Condensed Matter Seminar, Department of Physics, Princeton University
  • 発表場所: Princeton, US
  • 年月日: 2009-03-13
• [学会発表] NMR Quantum Computing (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Nakahara
  • 学会等名: Symposium on Experimental Aspects of Quantum Computing, Shahid Beheshti University
  • 発表場所: Tehran, Iran
  • 年月日: 2009-01-05
• [学会発表] Quantum Metagame Extension (2008)
  • 著者名/発表者名: A. SaiToh, R. Rahimi, M. Nakahara
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 岩手大学, 盛岡, Japan
  • 年月日: 20080920-20080923
• [学会発表] Quantum Computing Using Vortices and Majorana Modes in a Cold Fermi p-Wave Superfluid (2008)
  • 著者名/発表者名: 大見哲巨, 中原幹夫
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 岩手大学, 盛岡, Japan
  • 年月日: 20080920-20080923
• [学会発表] Quantum metagame of a noncooperative bimatrix game (2008)
  • 著者名/発表者名: A. SaiToh, R. Rahimi, M. Nakahara
  • 学会等名: The Ninth International Conference on Quantum Communication, Measurement and Computing, University of Calgary
  • 発表場所: Calgary, Canada
  • 年月日: 20080919-20080824
• [学会発表] Quantum Wipe Effect (2008)
  • 著者名/発表者名: A. SaiToh, R. Rahimi, M. Nakahara
  • 学会等名: Symposium on Decoherence Suppression in Quantum Systems
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 20080907-20080910
• [学会発表] Holonomic Quantum Gates using Isospectral Deformations of Ising Model (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Ota, M. Bando, Y. Kondo, M. Nakahara
  • 学会等名: The 8th Asian Conference on Quantum Information Science, Korean Institute of Advanced Study
  • 発表場所: Seoul, Korea
  • 年月日: 20080825-20080831
• [学会発表] Variants of Controlled Quantum Teleportation: Toward Controllers' Majority Vote (2008)
  • 著者名/発表者名: R. Rahimi, A. SaiToh, M. Nakahara
  • 学会等名: The 8th Asian Conference on Quantum Information Science, Korean Institute of Advanced Study
  • 発表場所: Seoul, Korea
  • 年月日: 20080825-20080831
• [学会発表] Multiparty Controlled Quantum Teleportation of an Arbitrary Quantum State via W-State (2008)
  • 著者名/発表者名: R. Rahimi, A. SaiToh, M. Nakahara
  • 学会等名: The Ninth International Conference on Quantum Communication, Measurement and Computing, University of Calgary
  • 発表場所: Calgary, Canada
  • 年月日: 20080819-20080824
• [学会発表] Lecture on Quantum Computing (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Nakahara
  • 学会等名: Introduction to Quantum Systems and Devices
  • 発表場所: Finland
  • 年月日: 20080615-20080618
• [学会発表] Analytic construction of holonomic quantum gates in an Ising-type dimer-chain model (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Ota, M. Bando, Y. Kondo, M. Nakahara
  • 学会等名: QIT18
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 20080522-20080523
• [学会発表] Entanglement and Decoherence in Molecular-Based Quantum Computer (2008)
  • 著者名/発表者名: R. Rahimi, A. SaiToh, M. Nakahara
  • 学会等名: 日本物理学会第63回年次大会
  • 発表場所: 近畿大学
  • 年月日: 2008-03-26
• [学会発表] Implementation of geometrical quantum gates by a two-loop method in liquid-state NMR systems (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Goto, Y. Ota, Y. Kondo, M. Nakahara
  • 学会等名: 日本物理学会第63回年次大会
  • 発表場所: 近畿大学
  • 年月日: 2008-03-26
• [学会発表] Holonomic quantum computing in a dimer model (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Bando, Y. Ota, Y. Kondo, M. Nakahara
  • 学会等名: 日本物理学会第63回年次大会
  • 発表場所: 近畿大学
  • 年月日: 2008-03-26
• [学会発表] Controlled teleportation of an arbitrary unknown two-qubit entangled state (2008)
  • 著者名/発表者名: V. Ebrahimi, R. Rahimi, M. Nakahara
  • 学会等名: 日本物理学会第63回年次大会
  • 発表場所: 近畿大学
  • 年月日: 2008-03-25
• [学会発表] Quantum wipe effect for coherence conservation (2007)
  • 著者名/発表者名: R. Rahimi, A. SaiToh, M. Nakahara
  • 学会等名: First International Conference on Quantum Error Correction, Univ. of Southern California
  • 発表場所: Los Angeles, USA
  • 年月日: 20071207-20071221
• [学会発表] Implementation of geometrical quantum gates by a two-loop method in liquid-state NMR systems (2007)
  • 著者名/発表者名: Y. Ota, Y. Kondo, M. Nakahara
  • 学会等名: QIT17
  • 発表場所: 岡山
  • 年月日: 20071121-20071122
• [学会発表] Coherence conservation by quantum wipe effect (2007)
  • 著者名/発表者名: R. Rahimi, A. SaiToh, M. Nakahara
  • 学会等名: Noise, Information and Complexity at Quantum Scale, Ettore Majorana Centre
  • 発表場所: Erice, Itary
  • 年月日: 20071104-20071110
• [学会発表] Generation of entanglement and suppression of decoherence in ENDOR based quantum computing (2007)
  • 著者名/発表者名: R. Rahimi, A. SaiToh, M. Nakahara
  • 学会等名: The IICQI'07
  • 発表場所: Kish Island, Iran
  • 年月日: 20070907-20070910
• [学会発表] Entanglement and decoherence in electron spin bus systems for quantum computing (2007)
  • 著者名/発表者名: R. Rahimi, A. SaiToh, M. Nakahara
  • 学会等名: The 7th AQIS'07
  • 発表場所: Kyoto Univ.
  • 年月日: 20070902-20070906
• [学会発表] Quantum Computing: An Overview (2007)
  • 著者名/発表者名: M. Nakahara
  • 学会等名: Summer School on Mathematical Aspects of Quantum Computing
  • 発表場所: Kinki Univ., Japan
  • 年月日: 20070827-20070829
• [学会発表] Bang-bang control of entanglement in spin-bus-boson model (2007)
  • 著者名/発表者名: R. Rahimi, A. SaiToh, M. Nakahara
  • 学会等名: Summer School on Mathematical Aspects of Quantum Computing
  • 発表場所: Kinki Univ., Japan
  • 年月日: 20070827-20070829
• [学会発表] Generation of entanglement and suppression of decoherence for ensemble quantum computing (2007)
  • 著者名/発表者名: R. Rahimi, A. SaiToh, M. Nakahara
  • 学会等名: The 7th Canadian Summer School on Quantum Information
  • 発表場所: Univ. of Waterloo, Canada
  • 年月日: 20070527-20070531
• [学会発表] EnCE: a class of maps to detect and quantify nonclassical correlation
  • 著者名/発表者名: A. SaiToh, R. Rahimi, M. Nakahara
  • 学会等名: The 4th Asia Pacific Conference in Quantum Information Science, Palm Cove
  • 発表場所: Cairns, Australia
• [図書] Quantum Computing: From Linear Algebra to Physical Realizations (2008)
  • 著者名/発表者名: Mikio Nakahara, Tetsuo Ohmi
  • 総ページ数: 1-421
  • 出版者: Taylor & Francis
• [備考] ・サイエンスカフェ三省堂(京都店)「量子と情報」講演,2009年6月13日,京都駅西利にて.
  • URL: http://alice.math.kindai.ac.jp
• [備考] ・日本物理学会大阪支部公開シンポジウム「量子力学と技術の接点:量子暗号・量子情報」にて「NMR量子コンピューティング」を講演.2008年12月21日(日),大阪大学中之島センター10F佐治敬三メモリアルホールにて.
  • URL: http://www.books-sanseido.co.jp/event/sc/history/post_10.html
• [備考]
  • URL: http://www.phys.sci.osaka-u.ac.jp/jps-osk/2008koukai/index.html