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量子コンピュータ
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世界初!異なる光周波数の二光子の干渉を実現 −情報処理能力の飛躍的拡大へ新しい道筋を拓く成果− ■ポイント ・「ビーム」ならぬ「周波数」のスプリッターを実現し、異なる光周波数の二光子の干渉に世界で初めて成功 ・周波数領域の光スプリッターによる基本量子回路が可能に ・光量子計算の新たなスケールアップ手法が拓け、情報処理能力の飛躍的拡大に期待 キーワード:光周波数多重化、二光子干渉、光量子計算 ■概要 大阪大学大学院基礎工学研究科 井元信之教授、東京大学大学院工学系研究科 小芦雅斗教授およびNICT 未来ICT研究所 三木茂人主任研究員のグループは、広帯域光周波数多重化を利用した大規模...
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NTTと東北大、スピン演算素子の実現につながる電子スピンの長距離輸送に成功
スピン演算素子の実現につながる電子スピンの長距離輸送に成功 〜外部電界を用いて電子スピンの向きを長時間保持〜 日本電信電話株式会社(本社:東京都千代田区、代表取締役社長:鵜浦博夫、以下 NTT)と国立大学法人東北大学(宮城県仙台市、総長:里見 進、以下 東北大学)は、スピンの向きが長時間保持されるように構造設計した化合物半導体量子井戸(※1)を用いることで、これまで難しかった外部電界による電子スピン(※2)の長距離輸送に世界で初めて成功しました。本技術を用いることで、半導体中の電子スピンの向きをより安定に操作することが可能となり、量子コンピュータ(※3)や電界効果型スピントラン...
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名古屋大と東大など、極低温まで軌道自由度が凍結しない銅酸化物を実現
極低温まで軌道自由度が凍結しない銅酸化物を実現 −『量子スピン軌道液体』状態の実現に道を拓く− 【概要】 名古屋大学大学院工学研究科(研究科長・新美 智秀)の片山 尚幸(かたやま なおゆき)助教、澤 博(さわ ひろし)教授、東京大学物性研究所(研究所長・瀧川 仁)の中辻 知准教授、大阪大学大学院理学研究科(研究科長・篠原 厚)附属先端強磁場科学研究センターの萩原 政幸教授らの研究グループは、華中科技大学、東北大学、ジョンズ・ホプキンス大学、岩手大学との共同研究により、ヤーン・テラー歪(注1)を起こさない銅酸化物を実現しました。本研究成果は、2015年7月13日(米国東部時間午...
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「超伝導量子ビットと磁石の球のコヒーレントな結合に初めて成功 ―目に見える大きさでの量子力学的振る舞いを明らかに―」 ■発表のポイント: ◆ミリメートルサイズの磁石が量子力学的に振る舞うことを明らかにしました。 ◆超伝導回路を用いた量子ビット素子(注1)と強磁性体中の集団的スピン揺らぎの量子とをコヒーレント(注2)に相互作用させることに成功し、磁化揺らぎの量子状態を自在に制御する方法を見出しました。 ◆今回明らかになった技術により、量子コンピュータと量子通信ネットワークの間で量子情報を受け渡す量子インターフェイスや、それを用いた量子中継器(注3)への応用が期待されます。 ■...
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東大と東京理科大、強磁場下のグラファイトで正負の電荷対による超伝導的状態が実現か
強磁場下のグラファイトで正負の電荷対による超伝導的状態が実現か 1.発表者: 秋葉和人(東京大学大学院理学系研究科物理学専攻 博士課程1年) 三宅厚志(東京大学物性研究所 助教) 矢口宏(東京理科大学理工学部物理学科 教授) 松尾晶(東京大学物性研究所 技術専門職員) 金道浩一(東京大学物性研究所 教授) 徳永将史(東京大学物性研究所 准教授) 2.発表のポイント: ◆負電荷を持つ電子どうしが対を作った超伝導は良く知られていますが、正負の電荷対による超伝導的状態が実現するのか、またどのような状態になるかは謎に包まれています。 ◆研究グループは、強磁場下の詳細な実験を通し...
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NTT、定説を覆し長距離量子通信に必要な「量子中継」の全光化手法を確立
定説を覆し、長距離量子通信に必要な「量子中継」の全光化手法を確立 〜全光ネットワークに「量子インターネット」としての新たな未来像〜 日本電信電話株式会社(NTT、本社:東京都千代田区、代表取締役社長:鵜浦博夫)とトロント大学(カナダ、オンタリオ州トロント、総長:Meric Gertler)の研究チームは、長距離量子通信に必要な「量子中継」に、「物質量子メモリ」(※1)が必須であるという定説を覆し、光の送受信装置のみで実現可能な「全光量子中継方式」を理論的に提唱しました。これにより、全く新しい「光デバイスのみによる長距離量子通信」への道が切り拓かれました。 量子通信の長距離化は、量子通信の市場創...
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量子テレポーテーション心臓部の光チップ化に成功 −量子計算機など実用化へ前進− 1.発表者:古澤 明(東京大学大学院工学系研究科物理工学専攻 教授、同ナノ量子情報エレクトロニクス研究機構 教授兼務) 2.発表のポイント: ◆量子テレポーテーション装置の心臓部である量子もつれ生成・検出装置を光チップ化(図1,2)することに成功。 ◆光チップの大きさは26ミリ×4ミリ(0.0001平方メートル)と、従来の1万分の1に縮小。 ◆究極的な大容量通信や超高速コンピューターの実用化へ突破口を開く画期的成果。 3.発表概要: 量子力学の原理を応用することで、現代技術の限界を超える究極的な...
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電圧で制御できる「キラル発光トランジスタ」 ―3Dディスプレイなどへの応用が期待― 1.発表者: 張 奕勁(ちょう えきけい)(東京大学大学院 工学系研究科 物理工学専攻 博士課程2年) 岡 隆史(東京大学大学院 工学系研究科 物理工学専攻 講師) 鈴木 龍二(東京大学大学院 工学系研究科 物理工学専攻 博士課程1年) 叶 劍挺(いぇ じゃんてぃん)(Groningen大学 Zernike先端物質科学研究所 准教授) 岩佐 義宏(東京大学大学院 工学系研究科附属量子相エレクトロニクス研究センター・物理工学専攻 教授/理化学研究所 創発物性科学研究センター 創発デバイス研究チーム チームリーダー)...
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NTT、「スローライト」効果を用いて光導波路上にオンチップで集積化した量子バッファを実現
オンチップ量子バッファを世界で初めて実現 〜光子を用いた量子コンピュータのキーデバイスを創出〜 日本電信電話株式会社(東京都千代田区、代表取締役社長:鵜浦博夫 以下、NTT)は、光子パルスが光導波路中を進む速度が真空中の光速より大幅に遅くなる「スローライト」効果を用いて、光導波路上にオンチップで集積化した量子バッファ(※1)を世界で初めて実現しました。 本成果により、光子を相互作用させ演算操作を行う量子ゲートを構成するために必要な「光子の干渉」における光子の正確な同期を達成出来ることから、光子を基本素子とした量子コンピュータ実現に向けて大きな可能性が広がったと考えられます。 ...
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NTTなど、量子コンピュータを理論的に統合評価する方法を確立
世界初、量子コンピュータを理論的に統合評価する方法を確立 〜ソフトウエア的アプローチがパフォーマンス向上の決め手!〜 情報・システム研究機構 国立情報学研究所(所長 喜連川 優、以下NII)の根本香絵教授とその研究チームは、日本電信電話株式会社(代表取締役社長 鵜浦 博夫、以下NTT)物性科学基礎研究所と共同で、世界初となる量子コンピュータを理論的に統合評価する方法を開発しました。最近、量子コンピュータの基礎となる技術が、世界的に目覚ましい実験的成果を挙げています。そこでわれわれは、現時点で最も有望な大規模量子コンピュータの方法である「誤り耐性(フォールトトレラント)量子コンピュー...
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NICT、量子通信を長距離化する新しい「中継増幅技術」の実証に成功
量子を使い光信号を遠隔地点に増幅・再生 〜量子通信を長距離化する新しい「中継増幅技術」の実証に成功〜 独立行政法人情報通信研究機構(以下「NICT」、理事長:坂内正夫)は、ソウル国立大学と共同で、量子暗号などで使われる微弱な光信号を、遠く離れた地点に大きな信号として増幅して再生する新しい方法を考案し、その実証に成功しました。これは、受信側にあらかじめ大きな振幅を持つ「量子重ね合わせ状態」(*1)という特殊な光を用意しておき、そこへ送りたい光信号の情報を転写するもので、雑音の混入が避けられない従来の光増幅器とは異なり、無雑音の信号増幅が可能です。量子暗号(*2)を長距離化できるほか...
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理化学研究所とNEC、量子ビットを高精度に読出すための手法を実証し動作を実証
量子ビットを高精度に読出すための新回路を作製し、その動作を実証 −量子ビット読出し手法の有力候補である「分散読出し」で新手法− ◇ポイント◇ ・高エネルギー準位を用いた検出信号の増大理論を初めて実証 ・読み出し信号を5倍以上に高め、精度90%での量子ビット読出しを達成 ・計算エラー訂正に必要とされる1回の試行での高精度読出しに応用可能 理化学研究所(野依良治理事長)と日本電気株式会社(NEC、遠藤信博社長)は、量子ビット(※1)のエネルギー緩和率(※2)を増大することなく量子ビットの読出し信号を増大させる手法を実証し、量子ビットの読出し精度90%を達成しました。これは理研...
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京大、1兆分の1秒間の強電場パルス照射で半導体の自由電子数を1千倍に増幅することに成功
1兆分の1秒間の強電場パルス照射により、半導体の自由電子数を1千倍に増幅: 超高速トランジスタや高効率の太陽電池の開発に期待 物質−細胞統合システム拠点(iCeMS=アイセムス)の廣理英基助教と田中耕一郎教授の研究グループは、ごくわずかな時間にエネルギーが圧縮されたフェムト秒レーザーとニオブ酸リチウムの結晶をもちいて1MV/cmという世界最高電場強度のテラヘルツ光を発生させることに成功しました。さらに、このテラヘルツ光を半導体に1兆分の1秒という短い時間照射するだけで、半導体の中の電気伝導を担う自由電子の数を約1000倍に増幅することに成功しました。実験にもちいた半導体試料...
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京都大学とNTT、極低温の原子気体を用いて物質の新しい量子状態を作り出すことに成功
極低温の原子気体を用いて 物質の新しい量子状態を作り出すことに成功 〜量子シミュレーター実現への道をひらく〜 国立大学法人京都大学(以下、京都大学)と日本電信電話株式会社(以下 NTT)は、レーザー光を用いて作成した人工の結晶の中に極低温(※1)の原子気体(※2)(図1)をとどめる事で、これまで存在していなかった物質の新しい量子状態(※3)を作り出すことに世界で初めて成功しました。 本研究成果は、極低温にまで冷却された原子の状態を非常に高い精度で制御、観測することを可能とするだけでなく、物質の性質を決める原理の解明に向けた量子シミュレーター(※4)の実現に大きな役割を担うこ...
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東北大学など、新材料トポロジカル絶縁体の電子スピンの直接観測に成功
新材料トポロジカル絶縁体の電子スピンの直接観測に成功 −次世代の省エネルギーデバイス開発に向けて大きな進展− <概 要> 東北大学原子分子材料科学高等研究機構の相馬清吾助教と高橋 隆教授、大阪大学産業科学研究所の安藤陽一教授らの研究グループは、次世代のスピントロニクスデバイス(注1)を担う画期的な新材料として注目されている「トポロジカル絶縁体」(注2)の電子スピン(注3)(最小の磁石)の状態を、世界最高の分解能を持つ超高分解能スピン分解光電子分光装置により直接観測することで、デバイス応用に重要となる電子スピンの動作機構の解明に成功しました。今回の成果により、次世代の省エネ素子...
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東大、シュレーディンガー猫状態光パルスの量子テレポーテーションに成功
シュレーディンガー猫状態光パルスの量子テレポーテーションに成功 1.発表者:古澤 明(東京大学大学院工学系研究科物理工学専攻 教授) 2.発表概要:量子力学の黎明期に提案された二大パラドックスである、シュレーディンガーの猫とアインシュタイン・ポドロスキー・ローゼン(EPR)のパラドックスをテーブルトップで同時に実現し、それらを組み合わせてシュレーディンガー猫状態光パルスの量子テレポーテーションに成功した。 3.発表内容:量子力学は黎明期に、その根幹を揺るがすいくつかのパラドックスが提案された。中でもシュレーディンガーの猫とアインシュタイン・ポドロスキー・ローゼン(EPR)の...
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北海道大学、半導体量子井戸において電子スピン制御の物性定数を解明
電子スピン制御の物性定数を解明 〜次世代電子デバイスの研究・開発を加速〜 <研究成果のポイント> ・半導体の基本物性値の一つ「スピン軌道相互作用係数」を実験的に決定。 ・半導体量子井戸内の電子スピンを回転方向も含めてゲート制御することにはじめて成功。 ・将来のスピン電子デバイスの開発に既存のバンドエンジニアリングの手法を適用する道を開いた。 <研究成果の概要> 北海道大学大学院情報科学研究科/創成研究機構研究部の古賀貴亮准教授の研究グループはNTTと共同で,インジウム,ガリウム,砒素をベースとした半導体量子井戸(図2)において,半導体の基本物性の一つである「スピン軌道相互...
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広島大と東大、高温超伝導体で電子と格子振動が強く結合する仕組みを解明
高温超伝導体で電子と格子振動が強く結合する仕組みを解明 〜より高温での超伝導実現に大きな手がかり〜 【概 要】 広島大学大学院理学研究科の井野明洋助教と、大学院生の安斎太陽、東京大学大学院理学系研究科の藤森淳教授、内田慎一教授らを中心とする研究グループは、広島大学放射光科学研究センターの高輝度シンクロトロン放射光を用いて、世界最高水準の高分解能・角度分解光電子分光実験を行い、高温超伝導体で電子と格子振動が強く結合する仕組みを明らかにしました。高温超伝導発現には、電子と電子をつなぐ強力な「のり」の存在が必要とされています。しかし、これまで、その「のり」の正体が不明でした。今回判...