量子訂正技術などの複合量子回路に不可欠な要素に貢献

<plone.namedfile.file.NamedBlobImage object at 0x7fe816ac9510 oid 0x4cde3b in <Connection at 7fe889338c40>>

2024-02-20

engineering

{'items': [{'key': 'fdlgo', 'term': '電子スピン ', 'description': {'blocks': [{'key': '3u24n', 'text': '身の回りの物質の性質を決める最も基本的な粒子の状態。例えば、静電気の力は「電子」が持つ電荷が作った電場を介して現れ、磁石の力は「電子スピン」の持つ回転量が作る磁化を介して現れる。', 'type': 'unstyled', 'depth': 0, 'inlineStyleRanges': [], 'entityRanges': [], 'data': {}}], 'entityMap': {}}}, {'key': '15pr5', 'term': '半導体中の単一電子スピン', 'description': {'blocks': [{'key': 'c6j47', 'text': '本成果で扱う量子情報の基本単位「量子ビット」の基になる物理系。たった一つの電子を電圧で半導体中に浮かせて、電子スピンの回転軸が向く南北方向を「０状態」と「１状態」に定めることが可能。そのために、通称「量子ドット」と呼ばれる、半導体に微細加工を施すことで作製される、ゼロ次元的な量子閉じ込め効果が利用される（結果図１の右側、赤矢印のある位置に電子スピンを閉じ込めている）。', 'type': 'unstyled', 'depth': 0, 'inlineStyleRanges': [], 'entityRanges': [], 'data': {}}], 'entityMap': {}}}, {'key': '7kn7n', 'term': '基底状態 ', 'description': {'blocks': [{'key': '8c0sb', 'text': '方位磁針が「北」を向くことで安定するように、電子スピンも、周りに置いた磁石が作る「北」を向くのが最も安定した基底状態となる。環境が揺らぐと、方位磁針が安定するべき方位が揺らいでしまい、このことが電子スピンにとって量子状態の不安定性の原因になる。', 'type': 'unstyled', 'depth': 0, 'inlineStyleRanges': [], 'entityRanges': [], 'data': {}}], 'entityMap': {}}}, {'key': '9kl63', 'term': 'コヒーレント操作', 'description': {'blocks': [{'key': 'rf5m', 'text': '単一電子スピンの偏極と位相を精密にコントロールすることで実現する操作。電子スピンが量子ビットとして機能するためには、環境の変動に影響されずに、量子情報として一貫性を維持しながらコヒーレント操作を行う必要があり、量子情報処理の根幹を成す重要な操作である。', 'type': 'unstyled', 'depth': 0, 'inlineStyleRanges': [], 'entityRanges': [], 'data': {}}], 'entityMap': {}}}, {'key': '96ogb', 'term': '局所的な基底状態 ', 'description': {'blocks': [{'key': 'bqm04', 'text': '「半導体中の単一電子スピン」の説明内のように、磁場環境が揺らいでいる状況の中においても、その瞬間を見れば、向くべき安定した方位が存在することが分かる。電子スピンの量子状態にとって、このようにそれぞれの局所的な時刻において安定する方位のことを、局所的な基底状態と呼ぶ。', 'type': 'unstyled', 'depth': 0, 'inlineStyleRanges': [], 'entityRanges': [], 'data': {}}], 'entityMap': {}}}, {'key': '3o84u', 'term': '断熱操作のショートカット経路', 'description': {'blocks': [{'key': '6s31v', 'text': '方位磁針の示す向きを常に安定させるように反動を抑え、そのために方位磁石全体の位置を連続的に補正するような動きが、方位磁針にとっての断熱操作に相当する。本実験では電子スピンを扱っているので、あらかじめ電子スピンの局所的な基底状態を把握しておき、常に電子スピンの位相制御をし続けることでスピンの断熱操作を実現している。本成果では特に、「北」から「南」に反転させる量子操作に対して、安定操作を保つショートカット経路を利用しており、初めて量子情報の基本操作に対してショートカット法を適用した重要な成果である', 'type': 'unstyled', 'depth': 0, 'inlineStyleRanges': [], 'entityRanges': [], 'data': {}}], 'entityMap': {}}}]}

['isir']

['Xiao-Fei Liu', '藤田高史', '大岩 顕']

理論的予測にとどまっていた電子スピン操作のショートカット法を世界に先駆けて実現することができました。今後、この成果が契機となり、ショートカット法の概念が半導体スピンビットに基づく誤り耐性量子コンピューターの重要な操作に広く応用されることで、さまざまな操作の速度と安定性の問題を解決し、誤り耐性量子コンピューター開発の加速に大いに貢献することを期待しています。

大岩 顕

教授

産業科学研究所

https://rd.iai.osaka-u.ac.jp/ja/a1cc0ca4176e4b66.html?k=%E5%A4%A7%E5%B2%A9%20%E9%A1%95