量子情報の制御に関する研究

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13640401
• Research Institution: University of Yamanashi
• Principal Investigator: 内山 智香子 山梨大学, 工学部, 助教授 (30221807)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 相原 正樹 奈良先端科学技術大学院大学, 物質創成科学専攻, 教授 (70091163)
• Keywords: 量子情報 / デコヒーレンス / 純位相緩和現象 / パルス

Research Abstract

量子力学的な原理の情報分野への適用により、計算の高速化・記憶容量の増加(量子計算)、情報の秘密保持(量子暗号)について飛躍的な向上を得ることができることが明らかとなり、実験、理論を問わず活発な研究が行われている。量子計算の実験はすでにNMR、イオントラップ等で行われているが、その際には情報を担う量子力学的な重ね合わせ状態をいかに長時間安定させるかが問題となる。これは、量子力学的重ね合わせ状態が不可避的に外部からの影響を受け、初期状態から崩壊してしまうからである。本研究では、この量子状態の崩壊過程(デコヒーレンス)を抑制する方法を量子統計力学的に検討することを目的としている。
従来、この崩壊過程の抑制にはさまざまな取り扱いがあるが、付加的なビットや精密な観測手段を用いない方法として、パルス照射の方法が注目されてきた。昨年度はデコヒーレンスの典型的な例として、本研究では量子論的な熱浴と相互作用している二準位系(スピン-ボソン模型)を取り上げ、パルス照射による重ね合わせ状態の位相の崩壊過程(純位相緩和現象)の抑制に対する定式化を行った。しかし、このパルス法には、環境世界の相関時間よよりも短い時間間隔でパルスを印加することが要求されており、このことが実行に制限を与えている。そこで今年度は、この制限を緩和するための方法についての研究を行った。その結果、環境世界に特徴的な振動数がある場合には、その振動周期にあわせてパルスを印加することにより、量子状態の崩壊を抑制できることがわかった。これにより、従来の厳しいパパルス印加条件を数倍緩和することができる。本研究ではこれをSynchronized Pulse Controlと名づけ、その適用範囲を詳細に調べた結果をアメリカ物理学会にて発表した。

Research Products

• [Publications] Chikako Uchiyama, Masaski Aihara: "Multipulse Control of Decoherence"Physical Review A. 66. 032313 (2002)
• [Publications] Chikako Uchiyama, Masaski Aihara: "Synchronized Pulse Control of Decoherence"xxx. lanl.gov/quant-ph/0303144. (発表予定).