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

• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17K05840/
• 关键词: トリラジカル; 量子ビット; パルスＥＳＲ; ＰＥＬＤＯＲ; 分子スピン; AWG-ESR; 断熱的量子計算; テトララジカル

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。

Molecular の electronic ス ピ ン と nuclear ス ピ ン を quantum ビ ッ ト と し て use し, quantum コ ン ピ ュ ー テ ィ ン グ の gimmick の a つ で あ る broken hot quantum computing の ア ル ゴ リ ズ ム を パ ル ス ESR method で line be す る の が の purpose this study で あ る. Type loop quantum computing に than べ break hot quantum computing は エ ラ ー に し seaborne て patience が あ る point が, 徴 で あ り, this study で い る broken hot quantum computing に よ る prime factor decomposition の ア ル ゴ リ ズ ム は type loop quantum computing の ア ル ゴ リ ズ ム よ り も less な い quantum ビ ッ で ト number big き な integer factorization の element を line be す る こ と が で き も る point Zheng である. This study で は 3 quantum ビ ッ ト に よ 175 の る integer factorization, four quantum ビ ッ ト に よ る integer 56153 の prime factor decomposition の line be を refers し て い る. Quantum computing を line be す る た め に, use い る molecular の い く つ か の quantities を know る necessary が あ る が, に quantum ビ ッ の interaction between ト を know る こ と が important で あ る. Proposal し た 3 quantum ビ ッ ト (1, 2), 4 quantum ビ ッ ト system (3) と は don't に 3 quantum ビ ッ ト department と し て ニ ト ロ キ シ ド ラ ジ カ ル を ユ ニ ッ ト と し た weak exchange interaction is ト リ ラ ジ カ ル (5, 6) が に first prepare で き た の で, こ れ ら の molecular を し た. The weak exchange interaction system トリラジカ た 5 directly locks the にニトロキシドラジカ を を を を configuration <s:1> た molecules である. の interaction between quantum ビ ッ ト を decided す る た め に, 5 を ポ リ マ ー (PMMA) に bush 釈 し, パ ル ス ESR method の 1 つ で あ る Pulse Electron - Electron Double Resonance method (PELDOR) を し, 3 つ の quantum ビ ッ ト (A, B, C) The <s:1> うちAC <s:1> スピ スピ スピ スピ <s:1> bipolar interaction が4.9 MHzであると determines た た. He の の interaction between AB, BC は today back の gimmick で は decided で き ず, ホ ス ト molecular の 単 crystallization に ト リ ラ ジ カ ル を bush 釈 し た department に よ る determination が necessary で あ る.

项目成果

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
• 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

• 发表时间: 2017
• 作者: 中澤重顕;松井美樹;杉崎研司;佐藤和信;菅野友美;鵜飼光子;工位武治
• 通讯作者: 工位武治

Paramagnetic Iron Centres in Mushrooms Identified by the ESR Spectral Simulations

通过 ESR 光谱模拟识别蘑菇中的顺磁性铁中心

• 发表时间: 2017
• 作者: 中澤重顕;松井美樹;杉崎研司;佐藤和信;菅野友美;鵜飼光子;工位武治
• 通讯作者: 工位武治

キノコに含まれる鉄イオン種のESRスペクトルの解析

蘑菇中铁离子种类的ESR谱分析

• 发表时间: 2017
• 作者: 中澤重顕;菅野友美;杉崎研司;亀谷宏美;鵜飼光子;松井美樹;藤和信;工位武治
• 通讯作者: 工位武治

Ｎｏｖｏｓｉｂｉｒｓｋ Ｓｔａｔｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ(ロシア連邦)

新西伯利亚国立大学（俄罗斯联邦）