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横浜国立大学、ダイヤ中でエラー耐性量子演算処理に成功

August, 22, 2018, 横浜--横浜国立大学の小坂英男教授、同大学院工学府 博士課程の長田昂大大学院生、倉見谷航洋大学院生は、ダイヤモンド中の窒素空孔中心(NV中心)にある電子や核子のスピンを量子ビットとして用い、室温の完全無磁場下で、操作エラーや環境ノイズに耐性を持ち自在に多量子操作ができる万能な量子ゲート操作に世界で初めて成功した。
 幾何学性を利用することにより、従来必要であったエラー訂正が不要で任意の精度の量子操作が可能となる。幾何学量子ビットと名付けたこの独自の量子ビットのホロノミック量子ゲート操作により、エラー耐性を持ち、より高速で高精度な演算が可能になる。

量子コンピュータや量子暗号通信の実現には量子ビットの脆弱性の克服が課だったが、ダイヤモンド中のNV中心に存在するスピン量子ビットは、操作の正確性や情報保持時間の観点で有望視されていた。研究では、これまでの量子ビットとは異なり、エネルギー差がない2つのスピン状態を量子ビットとして用いた独自の量子ゲート操作技術を開発した。

研究成果は、室温で動作する万能量子コンピュータや量子シミュレータ、これらを量子暗号通信でネットワーク接続するために不可欠な量子中継や量子センシング、量子計測、IoTセキュリティーデバイスなど、あらゆる量子情報素子の実現へ道を拓くと期待される。

研究成果は、Nature Communicationsのオンライン版で公開された。
(詳細は、http://www.ynu.ac.jp)