1: ◆SWAKITI9Dbwp @すわきちφφ ★ 2014/01/30(木) 10:55:49.27 ID:???
ダイヤモンドを用いて量子コンピュータの実現に不可欠な量子エラー訂正に成功
~量子情報デバイスの実用化・量子コンピューティングの実現に前進~

平成26年1月30日

国立大学法人 筑波大学
独立行政法人 日本原子力研究開発機構
独立行政法人 科学技術振興機構

ポイント
○室温での固体量子ビットの量子エラー訂正に世界で初めて成功
○量子コンピュータに必須の「エラー訂正」をしながら計算というエラー耐性を多量子ビットへ拡張可能
○実用的な固体量子情報デバイス開発への道を開く

量子情報は、環境からのノイズによってたやすく壊されてしまうため、量子エラー訂正なしには量子コンピューティングは実現しないと言われてきました。

国立大学法人 筑波大学(以下「筑波大学」という)磯谷 順一 名誉教授(筑波大学 知的コミュニティ基盤研究センター 前主幹研究員)、独立行政法人 日本原子力研究開発機構(以下「JAEA」という)量子ビーム応用研究部門 半導体耐放射線性研究グループ 大島 武 リーダーらは、ドイツとの共同研究により、室温での固体量子ビットの量子エラー訂正に世界で初めて成功しました。

ダイヤモンド中のカラーセンター注1)の1つであるNVセンター注2)の単一欠陥(単一分子に相当)を用いて、電子スピン注3)1個と核スピン3個からなるハイブリッド量子レジスタを作成しました。
これを用いて、室温動作の固体スピン量子ビットでは世界で初めて、量子エラー訂正のプロトコルの実証に成功したものです。
これは、量子情報デバイス、量子コンピューティングに必須の量子エラー訂正における大きなブレークスルーです。
この成果により、量子中継器など、実用的な固体量子情報デバイス開発、量子コンピュータの実現に向けて大きく前進しました。

本研究は科学技術振興機構(JST) 国際科学技術共同研究推進事業(戦略的国際共同研究プログラム)日独共同研究(ナノエレクトロニクス)「ダイヤモンドの同位体エンジニアリングによる量子コンピューティング」(日本側研究代表者:磯谷 順一 筑波大学 名誉教授、ドイツ側研究代表者:ウルム大学 Fedor Jelezko 教授)の一環として行われました。
本研究成果は「NATURE誌」2014年1月29付け掲載されます。

(詳細はリンク先をご覧ください)

JSTプレスリリース
http://www.jst.go.jp/pr/announce/20140130/index.html

【画像1】
http://www.jst.go.jp/pr/announce/20140130/icons/zu1.gif
図1 ダイヤモンド中のNVセンターの構造とエネルギー準位
NVセンターは、炭素を置換した窒素と隣接する格子位置の原子空孔とのペアーで電荷-1、電子スピンS=1をもちます。

有機色素なみに光を強く吸収し、赤色の蛍光を強く発光しますので、励起レーザー光(緑色)の焦点を小さなスポット(径~300nm)に絞り、その位置からの蛍光のみを観測できる共焦点顕微鏡を用いると室温で単一欠陥を観測することができます。
蛍光強度がスピン副準位(Ms=0,±1)に依存することを用いて、単一欠陥の単一電子スピンについてMs=0であるかMs=±1であるかを読み出すことができます。
光をあてることにより、室温でMs=0の状態にすることができます(光による初期化)。

【画像2】
http://www.jst.go.jp/pr/announce/20140130/icons/zu2.jpg
図2 ダイヤモンドの電子線照射・熱処理によるNVセンター作製
写真は住友電工が合成した天然存在比の結晶。

【画像3】
http://www.jst.go.jp/pr/announce/20140130/icons/zu3.gif
図3 ダイヤモンド中のNVセンターを用いた量子情報保持時間の長い核スピンと高速な量子操作・光による読み出しが可能な電子スピンを組み合わせたハイブリッド量子レジスタ電子スピンの初期化やスピンの読み出しには光を用います(蛍光の捕集効率を高めるためにソリッド・イマージョンレンズを用いました)。

核スピンの初期化には電子スピンとのSWAPゲートを用い、シングル・ショット読み出しで確認します。
スピンの量子操作には、周波数を選んだ(あるいは異なる周波数を組み合わせた)マイクロ波パルス、ラジオ波パルスをダイヤモンド表面に作成したコプレナー導波路を用いて外から加えます。
ハイブリッド量子レジスタはサブナノスケールの大きさです。高磁場(~620mT)を用いました。
Nature
http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature12919.html
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3: 名無しのひみつ 2014/01/30(木) 11:21:17.44 ID:xYMRavpE
ダイヤモンドだね~
あーあーいくつものメモリー

5: 名無しのひみつ 2014/01/30(木) 12:18:29.29 ID:AvrgLBmd
量子コンピュータを使えばビットコインの発掘は早くなるのかどうか?

19: 名無しのひみつ 2014/01/30(木) 17:05:31.81 ID:JP5TYOlD
>>5
他人のビットコインを簡単に盗みだせるようになる

40: 名無しのひみつ 2014/02/01(土) 00:55:16.19 ID:owZHfv2E
>>19
量子コンピュータで発掘する奴も出てくるわけで・・・

34: 名無しのひみつ 2014/01/30(木) 23:35:41.49 ID:IGpxXfzn
>>5
既存の暗号通信が安全ではなくなるから暴落だな

35: 名無しのひみつ 2014/01/31(金) 00:00:23.77 ID:CzPfeYMf
>>34
これで1000年後が100年後に実現する話になるってことか?

60: 名無しのひみつ 2014/02/02(日) 01:46:12.83 ID:mMNEK08F
>>35
50年後が10年後になるレベルだよ

6: 名無しのひみつ 2014/01/30(木) 12:39:49.96 ID:E6sDoCXu
何言ってるのかさっぱり分からんがダイヤモンドすげーってことか?

7: 名無しのひみつ 2014/01/30(木) 12:42:09.99 ID:tHooCM/9
2位でいいなんて言ってた民主党政権だったらこういうものは全部
他所の国に取られていたね

10: 名無しのひみつ 2014/01/30(木) 13:09:35.55 ID:wFUPLnCL
デビアスのステマ

11: 名無しのひみつ 2014/01/30(木) 13:14:27.96 ID:b88alPX+
>>10
工業用には人工ダイヤモンドしか使わないんだから
デビアスは儲けれないだろw

12: 名無しのひみつ 2014/01/30(木) 13:19:16.99 ID:0pieSF99
>>11
ピュアオーディオ宗教みたいに、
一部で量子コンピューターはやっぱり天然のダイヤじゃないとね・・・みたいな流れに

14: 名無しのひみつ 2014/01/30(木) 15:32:22.25 ID:qsJ4+UfB
エラー訂正が可能なのは数万回に1回程度ってことだろう、

15: 名無しのひみつ 2014/01/30(木) 15:37:17.62 ID:AmDWTuDV
どっかの衛星にダイヤモンドわんさかって話なかったっけ?
未来のコンピュータに不可欠な材料になるならそこから掘り出すとかにならないかな

16: 名無しのひみつ 2014/01/30(木) 16:14:03.04 ID:gV7ZS99a
さすが21世紀だな。漁師でもコンピューター使うんだな

20: 名無しのひみつ 2014/01/30(木) 17:17:15.54 ID:0pieSF99
>>16
魚群探査とかで色々使ってると思うが・・・

50: 名無しのひみつ 2014/02/01(土) 13:27:22.29 ID:4leOYDY7
>>16
漁師はGPSやらレーダーやらコンピューターやら、ハイテク使いこなしてるイメージだが

22: 名無しのひみつ 2014/01/30(木) 17:51:31.53 ID:PkM8kpQ7
ダイナモンドだったらそれぐらい可能そうだな 確かに

23: 名無しのひみつ 2014/01/30(木) 18:05:13.62 ID:tGdKUtKd
完全な対称性によって何かが補正されてるのではないか

30: 名無しのひみつ 2014/01/30(木) 21:05:46.45 ID:O/47qZfH
また材料費が高くなるな

31: 名無しのひみつ 2014/01/30(木) 21:21:48.61 ID:kj+pCq/I
スピンとエラーの訂正がどうしても結びつかない

32: 名無しのひみつ 2014/01/30(木) 21:24:43.82 ID:tVnmMj5c
人工金剛石なら安くなりそう。

33: 名無しのひみつ 2014/01/30(木) 21:38:08.07 ID:iDIIYezD
問題なのはこのダイヤモンドをどうやって量産するか、だ
写真のはきっと1mm四方なんだろ
Siからカーボンに土台が移っただけなんだけど
面倒さは100000倍

37: 名無しのひみつ 2014/01/31(金) 15:36:19.65 ID:sGmxgmvj
光コンピュータや量子コンピュータのような、電子を主体としない計算機が主流の未来になっても【電算】ということばは残っていくんだろうなあ

39: 名無しのひみつ 2014/02/01(土) 00:32:12.24 ID:QiHXwNg6
>>37
量子コンピュータが完全演算できないかぎり音波コンピュータとなんの
違いも無い。
波が無数に重ね合わせできるという点で一致している。

44: 名無しのひみつ 2014/02/01(土) 07:20:02.02 ID:/qdy2TA4
>>39
アナログ計算器は計算精度が完璧なら量子コンピュータより早いのは確かだけど
量子的な重ね合わせ状態と古典混合状態は本質的に異なるのでは?

38: 名無しのひみつ 2014/01/31(金) 15:49:34.78 ID:aq/jhh4F
使われている基本相互作用は相変わらずQEDを含めた電磁気力だから、それで合ってる
重力で計算する機械でも発明されない限り将来にわたってそれで間に合う

42: 名無しのひみつ 2014/02/01(土) 02:09:31.04 ID:cotACZZk
で、炭素を強引に押し潰して作った人工ダイヤモンドでもできるの?

44: 名無しのひみつ 2014/02/01(土) 07:20:02.02 ID:/qdy2TA4
>>42
できるけど天然ダイヤの価値が落ちるから作っちゃいけないことになってる

43: 名無しのひみつ 2014/02/01(土) 02:43:05.14 ID:3SgjQ3jw
量子コンピュータはもうD-Waveが作ってるけど・・・

44: 名無しのひみつ 2014/02/01(土) 07:20:02.02 ID:/qdy2TA4
>>43
量子力学使ってるからジャンルとしては一緒だけど
計算のアプローチが全然異なるからこっちのほうが難しいんやで
難しいから有用かどうかは議論の余地があるけど

56: 名無しのひみつ 2014/02/01(土) 21:17:17.17 ID:QiHXwNg6
無限に重ね合わせできるはずの量子演算は、重ね合わせする限界があることが
超弦理論で数学的モデルとして理論化されようとしている。

もしされちゃったら量子コンピュータが無限の重ね合わせの上限が分からなかった
だけでその領域に達していないだけの問題になる。

量子もつれの突然死はその辺の仕組みによって発生しているんだろ。

58: 名無しのひみつ 2014/02/02(日) 00:04:20.53 ID:IT+o1Qed
いくら前進しても、まだまだ遠い・・

59: 名無しのひみつ 2014/02/02(日) 00:55:12.30 ID:mzkbrhTz
量子コンピュータの時代になってもOSはWindowsが主流なのかな?

引用元: 【電算】ダイヤモンドを用いて量子コンピュータの実現に不可欠な量子エラー訂正に成功…筑波大学など