理系にゅーす

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~~引用ここから~~

1: Cancer ★@\(^o^)/ 2014/06/01(日) 17:56:12.34 ID:???.net
科学者たちはデータをテレポートさせる信頼できる方法の発見を報告した
JOHN MARKOFFMAY 29, 2014

オランダの科学者たちは、アルバート・アインシュタインの間違いへの反証に向けて一歩前進した。その間違いは、彼が「気味の悪い遠隔作用」と呼んだ、量子力学から示唆される現象に対する、彼のもっとも有名な異義の一つだ。

木曜日にサイエンス誌に発表された論文の中で、デルフト工科大学カヴリ・ナノ科学研究所の物理学者たちは、3メートル離れた2つの量子ビットの間で信頼できる情報テレポートを可能にしたと報告した。

量子テレポーテーションは「スタートレック」式の人や物の移動ではない。いわゆる量子情報(この例では電子のスピン状態と呼ばれるもの)を、情報が付属する物理的物質の移動をともなわずに、ある場所から別の場所へ転送することだ。

コンピュータ演算での情報の基本的ユニットである古典ビットは、2つのうちの1つの値(0か1のどちらか)しか取れない。しかし量子ビット(キュービット)は同時に多くの値を表現できる。それは新世代の高速なコンピュータ演算システムの可能性と完全に安全な通信ネットワークの実現の両方を約束する。

林立する光学素子はオランダの物理学者たちのチームが使った量子テレポーテーション装置の一部だ。
http://static01.nyt.com/images/2014/05/30/business/quantum/quantum-articleLarge.jpg

さらに、科学者たちはアインシュタインの量子もつれの概念に対する疑いが間違っていたことの確実な立証に近づいた。量子もつれの考えでは、何光年も離れた粒子が、一方の粒子の状態がもう一方の状態に即座に影響して、つながったままに見えることがある。

彼らは短い距離で完全に正確な量子情報のテレポーテーションを達成したことを報告した。
現在はその実験を1キロメートル以上の距離で再現しようと試みている。この距離で量子もつれが起こることがくり返し示されれば、量子もつれ現象と量子力学理論の確実な立証になる。

より離れた距離で成功すれば、ベルの定理と呼ばれる思考実験への肯定的解決をもたらすことになる。この定理は1964年にアイルランドの物理学者ジョン・ステュアート・ベルによって、粒子が量子もつれで繋がって光速より速く情報を伝えることがあるかどうかを決定するための手法として提唱された。

「アインシュタインの間違いの証明には5つか6つのグループが大きな競争を行っている」とデルフトのグループを率いた物理学者のロナルド・ハンソン(Ronald Hanson)は話した。
「大きな魚は一匹だ」

これまでに、科学者たちは不完全ながら量子情報のテレポートで成果を上げてきた。
物理的に離れた量子ビットがもつれ状態になるようにして達成された離れ業だ。

2: Cancer ★@\(^o^)/ 2014/06/01(日) 17:56:27.59 ID:???.net
>>1からのつづき

しかし量子テレポーテーションの信頼性は不安なものだった。たとえば、2009年にメリーランド大学の物理学者たちは量子情報の転送を実証したが、1億回のうち1回の試行しか成功せず、単一ビットの量子情報を転送するのにおよそ10分かかることを意味した。

対照的に、デルフトの科学者たちはこれを「確定的に」達成した。つまり彼らは2つのもつれ状態にある電子の量子状態を正確に100%の割合でテレポートさせられることを意味する。

彼らはこれを極低温のダイアモンドにトラップされた電子を使って量子ビットを作ることによって達成した。ハンソン博士によると、ダイアモンドは電子を保持する「ミニ牢獄」を効果的に作るという。研究者たちは電子についてスピン(値)を確立し、そして信頼できる方法でその値を読むことに成功した。

研究者たちは堅牢な量子インターネットの可能性に加えて、量子コンピュータのネットワークの可能性を約束している。

現時点で、特定のクラスに属する問題を現在使われている最も強力なコンピュータよりはるかに高速に解くことのできる実用的な量子コンピュータは、遠いゴールのままだ。
機能する量子コンピュータは多数の量子ビットをもつれ状態にし、そのもつれ状態を比較的長い期間維持する必要があるだろう。それはまだ達成には遠いことだ。

量子ネットワークが広まれば新しい形のプライバシーがもたらされるだろう、とハンソン博士は挙げた。そうしたネットワークは遠隔地のユーザが量子計算を一つのサーバで実行し、同時にサーバのオペレータは計算の性質を測定できないようにするのを可能にするだろう。

おわり


ソース:New York Times(MAY 29, 2014)
Scientists Report Finding Reliable Way to Teleport Data
http://www.nytimes.com/2014/05/30/science/scientists-report-finding-reliable-way-to-teleport-data.html

原論文:Science
W. Pfaff, et al. Unconditional quantum teleportation between distant solid-state quantum bits
http://www.sciencemag.org/content/early/2014/05/28/science.1253512

プレスリリース:Delft University of Technology(29 May 2014)
‘Beam me up, data’
http://www.tudelft.nl/en/current/latest-news/article/detail/beam-me-up-data/

関連スレ:【光粒子】東大、「量子テレポーテーション」を100倍以上高効率化-無条件動作可能な新方式
http://anago.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1376524046/
(ライバルの東大グループは昨年8月に「決定論的」量子テレポーテーションの成功を報告しています)

引用元: 【量子力学】「無条件」量子テレポーテーションに成功 オランダチーム

【マジか!】オランダの科学者が量子テレポーテーションに成功!?の続きを読む

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1: TEKKAMAKI(茨城県) 2014/01/31(金) 16:51:10.39 ID:SiJ3FPl50 BE:318768285-PLT(12647) ポイント特典
東京工業大学(東工大)は1月30日、ペロブスカイト型コバルト酸化物(Pr0.5Ca0.5CoO3)に光を照射することで新しい磁性金属状態を創製するとともに、それがドミノ的に試料奥行き方向に伝播していく様子を可視化することに成功したと発表した。
同成果は、同大 理工学研究科の沖本洋一准教授らによるもの。

現在、レーザーパルス光照射による固体の電気的、磁気的性質の高速制御の研究が注目を集めている。
これは、光誘起相転移現象と呼ばれ、基礎物理学的観点、および高速スイッチングデバイスへの応用の観点から興味深い現象であるという。

今回の研究では、スピンクロスオーバー転移を示すコバルト酸化物に注目し、その光照射効果を調べた。スピンクロスオーバー転移とは、鉄やコバルトなどの遷移金属原子中の電子のスピン状態が、強い電子-格子相互作用により磁性状態と非磁性状態間を変化する現象で、特に鉄の有機錯体系などで光照射によるスピンクロスオーバー変化(光磁性効果)がよく知られており、研究されている。
今回、有機錯体系よりはるかに安定・堅牢であるセラミック化合物であり、スピンクロスオーバー物質として知られるコバルト酸化物Pr0.5Ca0.5CoO3に注目し、光で創られる光磁性相生成の探索的研究を行った。

つづく

6

http://news.infoseek.co.jp/article/mynavi_916980

東工大、コバルト酸化物に光を照射し相転移現象のドミノ効果を可視化の続きを読む

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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
8

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