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編集元：科学ニュース+板より「【量子】電子スピン状態を光パルスで完全制御することに成功」
1 ◆KzI.AmWAVE ＠Hφ=Eφ ★ :2008/11/14(金) 12:56:49 ID:??? ?2BP(135)
電子スピン状態を光パルスで完全制御することに成功
― 超高速量子コンピューターの実現への一里塚 ―
　ＪＳＴ基礎研究事業の一環として、情報・システム研究機構 国立情報学研究所の山本 喜久教授らは、半導体ナノ構造に閉じ込められた電子スピンの状態を、光パルスを用いて完全に制御することに成功しました。
　量子コンピューターを実現するための第一歩は、量子情報を納めているスピン状態を完全に制御する技術を確立することです。このスピン制御技術には３つの要素があり、スピン状態の初期化（古い情報の消去）、スピンの回転（新しい情報の書き込み）、そしてスピン状態の検出（情報の読み出し）です。従来、このスピンの制御には、２つのスピン準位間（基底状態と励起状態）のエネルギー差に対応した１～１０GHzのマイクロ波のパルスを用いた電子スピン共鳴法と呼ばれる手法が用いられてきました。この方法では、スピン制御に要する時間が数ナノ秒～数十ナノ秒（１ナノ秒＝１０^-９秒）以上にもなります。このため、スピンに納められている量子情報が消失してしまう前に行える最大の演算回数が１，０００回以下に制限されてしまいます。このことが量子コンピューターを実現する上での大きな障害になっていました。
　本研究グループは、マイクロ波の代わりに周波数が５桁も高い光波のパルスを用いることにより、１ピコ秒～１０ピコ秒（１ピコ秒＝１０^-１２秒）という短い時間でスピンを制御することに成功しました。この方法を用いれば、超高速でスピン制御ができるだけではなく、個々のスピンに独立して光パルスを照射することで、同時に個別スピンを制御することが可能になり、大規模な量子コンピューターを構築していくうえで、有利な道が開けるものと期待されます。
　本研究成果は、平成２０年１１月１３日（英国時間）発行の英国科学雑誌「Nature」に掲載されるとともに、同年１１月２５日（火）から２８日（金）まで奈良県新公会堂（奈良市）で開催される「国際シンポジウム －量子技術に関する物理－（2008 International Symposium on Physics of Quantum Technology）」（実行委員長　山本 喜久 教授）にて発表されます。
科学技術振興機構プレスリリース
http://www.jst.go.jp/pr/announce/20081113/index.html
Complete quantum control of a single quantum dot spin using ultrafast optical pulses Nature 456, 218-221 (13 November 2008) | doi:10.1038/nature07530
http://www.nature.com/nature/journal/v456/n7219/abs/nature07530.html
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