2キュービットゲートを用いた鎖状スケーラブル量子コンピュータの開発

使用两个量子位门开发链式可扩展量子计算机

• 批准号: 21651045
• 负责人: 磯谷 順一
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: University of Tsukuba
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21651045/
• 关键词: 量子情報; スピントロニクス; 量子コンピューティング; ダイヤモンド; NVセンター; 電子スピン共鳴; 同位体制御

本研究は、「ダイヤモンド中のNVセンター(室温で初期化と単一スピン検出ができる)を鎖状に並べたスヶーラブル・室温動作の量子コンピュータの開発の前提」である、(1)核スピンをもたない同位体^<12>Cの濃縮と不純物窒素低減とにより、NVセンターのコヒーレンス時間が十分に長くできること、それにより(2)双極子双極子相互作用を用いて、2キュービットのCNOTゲートが実現できること、を実証することを目的とした。^<12>C99.7%、不純物窒素濃度[N]=0.05ppbのCVD単結晶でNVセンターのコヒーレンス時間T_2=1.8ms(室温)が得られたのに対して、^<12>C99.97%,[N]=0.6ppmのHPHT結晶中のNVセンターではT_2=0.17msで、[N]=0.6ppmの天然存在比の結晶と同じであった。上記のCVD単結晶では成長時導入のNVセンターについてT_2が測定されているのに対して、HPHT結晶では電子線照射・熱処理を用いてNVセンターを作成している。2キュービットのCNOTゲートの実証には、イオン注人で作成したNVセンターのペアーが、長いT_2をもつような作製プロセスが不可欠である。電子線照射やイオン注入で効率よくNVセンターを作成するとともに、コヒーレンス時間を短くする要因となる余分な欠陥を残さないために、高温の電子線照射や窒素イオン照射を行い、照射条件・熱処理条件を探索した。^<12>C99.97%濃縮した炭素源を用いて作成したHPHT結晶において不純物窒素の低減をはかり、[N]=35ppbのものが得られた。この結晶に、単一イオン入射マイクロイオンビーム技術を用い、同一ポイント(径～1μm)に数を制御した窒素イオン(10MeV)の照射を行った。碁盤目状に打ち込んだたくさんのポイントのなかから、NVセンターのペアーを探し出すことにより、CNOTゲートに使える距離のペアーとして存在するNVセンターのT_2を長くする指針が得られると考えられる。

This study is based on the premise of "lock-in state and development of room temperature operation quantum system":(1) nuclear isotope concentration and impurity reduction,(2) <12>dipole dipole interaction,(2) CNOT detection, and (3) the purpose of this study. <12>C99.7%, impurity concentration [N]=0.05ppb, CVD crystallization time T_2=1.8ms(room temperature)<12>, and the corresponding amount of impurities were obtained. Note that when CVD crystals are grown, they are introduced into the system and T_2 is measured. When HPHT crystals are irradiated with electron rays and heat treated, they are produced. 2. The CNOT must be verified in the event of a dispute, and the CNOT must be verified in the event of a dispute. The electron beam irradiation and heat treatment conditions were explored. <12>C99.97% concentrated carbon source is used to produce HPHT crystals with low impurity content,[N]=35ppb. The crystal, single crystal The distance between the eyes and the eyes is not determined. The distance between the eyes and the eyes is not determined. The distance between the eyes and the eyes is determined.

项目成果

NVセンターの量子情報処理・磁束計への応用の課題と欠陥制御

NV中心量子信息处理/磁力计应用问题及缺陷控制

• 发表时间: 2009
• 作者: Y.Abe;T.Sawada;M.Takafuji;M.Ono;S.Okayasu;T.Mashimo;H.Ihara;Y.S.Jeong;T.Mori;Y.S.Jeong;赤木和夫;M.Kyotani;G.Balasubramanian;H.Hayasaka;磯谷順一;磯谷順一;K.Akagi;磯谷順一
• 通讯作者: 磯谷順一

FT-ESRを用いたダイヤモンド中の窒素の高感度定量

使用 FT-ESR 对金刚石中的氮进行高灵敏度定量

• 发表时间: 2010
• 作者: Y.Abe;T.Sawada;M.Takafuji;M.Ono;S.Okayasu;T.Mashimo;H.Ihara;Y.S.Jeong;T.Mori;Y.S.Jeong;赤木和夫;M.Kyotani;G.Balasubramanian;H.Hayasaka;磯谷順一
• 通讯作者: 磯谷順一

Ultralong spin coherence time in isotopically engineered diamond

• DOI: 10.1038/nmat2420
• 发表时间: 2009-05-01
• 期刊: NATURE MATERIALS
• 影响因子: 41.2
• 作者: Balasubramanian, Gopalakrishnan;Neumann, Philipp;Wrachtrup, Joerg
• 通讯作者: Wrachtrup, Joerg

ダイヤモンド中のNVセンターの高濃度作成とスピン緩和

在金刚石和自旋弛豫中创建高浓度的 NV 中心

• 发表时间: 2010
• 作者: Y.Abe;T.Sawada;M.Takafuji;M.Ono;S.Okayasu;T.Mashimo;H.Ihara;Y.S.Jeong;T.Mori;Y.S.Jeong;赤木和夫;M.Kyotani;G.Balasubramanian;H.Hayasaka;磯谷順一;磯谷順一
• 通讯作者: 磯谷順一

ダイヤモンド中の[NV]-センターのアンサンブル系のスピン緩和:T_1,T_2^*,T_2

金刚石中[NV]中心系综系统的自旋弛豫：T_1,T_2^*,T_2

• 发表时间: 2009
• 作者: Y.Abe;T.Sawada;M.Takafuji;M.Ono;S.Okayasu;T.Mashimo;H.Ihara;Y.S.Jeong;T.Mori;Y.S.Jeong;赤木和夫;M.Kyotani;G.Balasubramanian;H.Hayasaka;磯谷順一;磯谷順一;K.Akagi;磯谷順一;M.Goh;磯谷順一
• 通讯作者: 磯谷順一