Laser Focus World JAPAN　レーザーフォーカスワールドジャパン

July 6, 2012, NewYork--光ビームを使う書き換え可能なコンピュータチップ作製により、超高速量子コンピューティング実現に一歩前進した。
ニューヨークシティカレッジ(CCNY)とカリフォルニア大学バークレイ校(UCB)は、情報をエンコードする目的で原子核スピン制御に光を用いた。研究グループは、この技術を量子コンピューティングへの道を拓くものとして、Nature Communicationsに発表している。
現在のエレクトロニクスデバイスは処理速度の限界に近づきつつある。デバイスの性能はチップを作製するための半導体へのパタンエッチングに依存する。このインタコネクトパタンがICで情報をやりとりするためのハイウエイの役割を果たすが、欠点がある。UCBの化学・バイオ分子工学教授、Dr. Jeffrey Reimerは、「チップがプリントされると、片方向にしか使えない」と言う。
研究チームは、スピントロニクスと量子コンピューティングにおけるこれらの問題に対する処方を見いだした、としている。
デジタルエレクトロニクスと従来のコンピューティングは、電荷をバイナリコードの0sと1sに変換することで成り立っている。それに対して、「スピントロニクス」コンピュータは電子のスピンの量子特性を利用する。これにより、電子は0と1の間のどんな数でも蓄積できる。
研究チームは、この場合の電子を、思い通りに「明暗」(0～1までの値を表す)の比率が変えられる「陰-陽」シンボルとして説明。これにより、複数のコンピューテーション(計算)が同時にできるので、プロセッサのパワーが向上する。
ただ、電子を量子コンピューティングに使うには、電子のスピンが速すぎるという問題がある。言い換えると、情報を保持する容れ物は非常に不安定である、と言うことになる。電子のランダムスイッチングを抑制するために、UCBとCCNYの研究チームは、レーザ光を使い、長く持続する核スピン「マグネット」を作製。これにより、電子のスピンはブッシュ、プルとなり、安定化される。
研究チームは、GaAsサンプルを光のパタンで照射することでこれを行った。このパタンは、リソグラフィで物理的なパタンを従来の集積回路にエッチングするようなものだった。この照射されたパタンが全ての原子核のスピンに整列すると、電子は直ちにスピントロニクス回路になる。
Meiles教授によると、チップは光ビームだけを使ってその場で消去、書き換えができる、また光のパタンを変えることで直ちに回路のレイアウトも変えられる。
「実際に光ビームで書き換えてこのパタンを変えることができると、多様な要求に合うように回路を変えることができる」とMeiles教授は言う。
(詳細は、www.cuny.edu)