分子スピンを用いた断熱的量子計算アルゴリズムのＡＷＧパルスＥＳＲ法による実証

使用 AWG 脉冲 ESR 方法演示使用分子自旋的绝热量子计算算法

基本信息

批准号：
17K05840
负责人：
中澤重顕
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Osaka City University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-01 至 2020-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

分子の電子スピンと核スピンを量子ビットとして活用し、量子コンピューティングの手法の一つである断熱的量子計算のアルゴリズムをパルスＥＳＲ法で実行するのが本研究の目的である。回路型量子計算に比べ断熱的量子計算はエラーに対して耐性がある点が特徴であり、本研究で用いる断熱的量子計算による素因数分解のアルゴリズムは回路型量子計算のアルゴリズムよりも少ない量子ビット数で大きな整数の素因数分解を実行することができる点も特徴である。本研究では３量子ビットによる整数１７５の素因数分解、４量子ビットによる整数56153の素因数分解の実行を目指している。量子計算を実行するために、用いる分子のいくつかの物理量を知る必要があるが、特に量子ビット間の相互作用を知ることが重要である。提案した３量子ビット系（１、２）、４量子ビット系（３）とは別に３量子ビット系としてニトロキシドラジカルをユニットとした弱交換相互作用系トリラジカル（５，６）が先に準備できたので、これらの分子を研究した。弱交換相互作用系トリラジカル５は直鎖上にニトロキシドラジカルを配置した分子である。量子ビット間の相互作用を決定するために、５をポリマー（ＰＭＭＡ）に希釈し、パルスＥＳＲ法の１つであるPulse Electron-Electron Double Resonance(PELDOR)法を適用し、３つの量子ビット（A, B, C）のうちAC間のスピン-スピン双極子相互作用が4.9 MHzであると決定した。他のAB間、BC間の相互作用は今回の手法では決定できず、ホスト分子の単結晶にトリラジカルを希釈した系による測定が必要である。

这项研究的目的是利用脉冲ESR方法利用分子的电子和核自旋作为量子量，并实施绝热量子计算算法，这是量子计算的方法之一。与电路型量子计算相比，绝热量子计算的特征是它们对误差的抵抗力，而本研究中使用的主要分解算法可以执行比电路型量子计算算法更少的大型整数的质量分解。这项研究旨在使用三个量子位使用三个Qubits使用三个量子位和整数56153进行整数175分解。要执行量子计算，有必要了解所使用的分子的物理量，但是了解量子台之间的相互作用尤为重要。除了提出的3 Quit Systems（1、2）和4克系统（3）之外，首先准备了使用氮氧化物自由基作为三Q Quity系统的弱交换相互作用（5，6），并研究了这些分子。弱交换相互作用系统Triradical 5是一个分子，其中氮氧化物自由基放在线性链上。为了确定Qubits之间的相互作用，将5稀释到聚合物（PMMA）中，脉冲电子双共振（Peldor）方法是脉冲ESR方法之一，以确定三Qubits（A，B，C）的ACS之间的自旋旋转旋转偶极相互作用为4.9 MHz。无法使用此方法确定其他ABS和BC之间的相互作用，并且需要使用在宿主分子的单晶中稀释三位词的系统。

项目成果

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专利数量（0）

Structural Determination of a DNA Oligomer for a Molecular Spin Qubit Lloyd model of Quantum Computers

量子计算机分子自旋量子位 Lloyd 模型中 DNA 寡聚物的结构测定

DOI：
10.1515/zpch-2016-0799
发表时间：
2017
期刊：
Zeitschrift fuer Physikalische Chemie
影响因子：
0
作者：
S. Yamamoto;S. Nakazawa;K. Sugsaki;K. Maekawa;K. Sato;K. Toyota;D. Shiomi and T. Takui
通讯作者：
D. Shiomi and T. Takui

An ESR Study for Identification of Paramagnetic Iron Centres in Mushrooms

蘑菇中顺磁性铁中心鉴定的 ESR 研究