【物理】多機能な二量子ビット演算素子の開発に成功　「制御反転演算」「交換演算」を１つの素子で実現　NTTと東工大

NTTと東京工業大学は7月27日、半導体加工技術を用い「電荷量子ビット」を集積化し、
複数種の2量子ビット演算が可能な「多機能量子演算素子」の開発に成功したことを発表した。

従来、2量子ビット演算を行うためには、何らかの相互作用で2つの量子ビットを
結合する必要があり、それらは1素子で1種類の演算しか実現されていなかった。
今回は、1つの素子で「制御反転演算」や「交換演算」などの複数の機能的な
2量子ビット演算をそれぞれ1ステップで実現する多機能量子演算素子の開発に
成功したものとなっている。
>>2へつづく


ソース：マイコミジャーナル
http://journal.mycom.co.jp/news/2009/07/27/037/?rt=na
「多機能量子演算素子」の電子顕微鏡写真(半導体表面に作製された
微細なゲート電極に電圧を印加することにより、4つの量子箱を形成することができる。
上側の2つの量子箱は第1量子ビット、下の2つの量子箱は第2量子ビットとして機能し、
右上の電極に矩形電圧パルスを印加することで、二量子ビット演算を実現した)
http://journal.mycom.co.jp/news/2009/07/27/037/images/011l.jpg
コヒーレント振動測定例(第1量子ビットを流れる電流を観測すると、
電圧パルスの時間に依存したコヒーレント振動が観測される。
条件付きコヒーレント振動であるAは、第2量子ビットの電子が右側にあるときに
第1量子ビットの電子が振動するもので、半周期(または1.5周期)分のパルスによって
「制御反転演算」を実現できる。相関コヒーレント振動時のBは、両方の量子ビットの
電子が相関をもって振動するもので、半周期分のパルスで「交換演算」を実することが可能だ)
http://journal.mycom.co.jp/news/2009/07/27/037/images/012l.jpg
NTTニュースリリース
http://www.ntt.co.jp/news/news09/0907/090727a.html

>>1のつづき

"制御反転演算"は、第2量子ビットの値が「1」であるときにのみ、第1量子ビットの情報を
反転する演算。ゲート電圧をある値に設定すると第2量子ビットの値を「1」に準備することができる。
NTTらは、この状況で、第1量子ビットに高速電圧パルス信号を印加することで、
第1量子ビットの情報が「0」と「1」の間を周期的に変化する「条件付きコヒーレント振動」の
観測に成功した。振動の半周期分の電圧パルスを印加することで「制御反転演算」を
実現することができ、1周期分の電圧パルスを印加すると(制御反転演算を2回行うと)元の状態にもどる。

"交換演算"は、2つの量子ビットの情報を交換する演算で、2量子ビットの情報が「01」と
「10」の情報を入れ替えることにより実現できる。制御反転演算の時と異なるゲート電圧条件において
第1量子ビットに高速電圧パルス信号を印加すると、第1量子ビットの情報が「0」から「1」に
変化するのと同期して第2量子ビットの情報が「1」から「0」に変化し、
逆に第1量子ビットの情報が「1」から「0」に変化するのと同期して第2量子ビットの情報が
「0」から「1」に変化する現象の観測に成功した。

2つの量子ビットの値が相関をともなって振動することから、「相関コヒーレント振動」と
呼ぶことができ、このように2つの量子ビットの情報が逆位相で周期的に変化する場合、
振動の半周期分の電圧パルスを与えることによって"交換演算"を実現でき、
1周期分の電圧パルスで元の状態にもどることが可能であり、周期的な変化を示すことは、
量子コンピュータの演算素子として利用可能であることを示している。

さらに、別のゲート電圧条件にすると、2つの量子ビットの情報が同位相で周期的に変化する
「相関コヒーレント振動」も実現可能であり、従来考えられていなかった新しいタイプの
2量子ビット演算も実現できることが示されたという。

これにより、「条件付きコヒーレント振動」と「相関コヒーレント振動」の観測により、
複数の2量子ビット演算をそれぞれ1ステップで実行できる多機能量子演算素子が実現されることとなった。
なお、NTTらは、このような複数の機能を有する量子情報デバイスは、量子コンピュータの
重要な要素技術となると考えており、量子もつれ状態などの量子力学の世界を
半導体チップのなかで実現できるようになると期待しているとしており、半導体ナノデバイスの
制御性・集積性を利用して、今回の成果を発展するとともに量子コンピュータの実現を目指すとしている。

なるほど

２ビット(笑)

エポック社のカセットビジョンJr.でさえ４ビットなのに(爆)

｢コンピュータは引き算をするのに足し算を使ってるんですよぉ〜！｣

ビット反転したものを足す　という意味なら、十進数の繰り下がりありの引き算でもやってる罠

成果が出た頃、朴李人種が朴るの？。

へー、半導体で素子を作れるんだ

やっと２つか…
量子コンピューターへの道はまだまだ遠いな。

近ごろの量子演算ネタはスゴすぎて着いていけん
数学ちゃんとやってない俺には理解出来ない
最近は理屈すらも解らなくなってきた
でもスゲーわ

つまりね素子さんがコーヒーを飲んでから追加を頼んだか
追加を頼んでからコーヒーを飲んだか、左から読んだら１０だけど
右から読んだら０１で２×２で４パターンできるよーってことだと
思うよ。

おいおい、デコヒーレンスの問題はどーした

これでＲＳＡ暗号＼(^o^)／ｵﾜﾀ？

遠隔演算をやってくれ

>>11
>おいおい、デコヒーレンスの問題はどーした
考えない、逃げちゃダメだｗｗｗｗｗ

なんだかよく分からないけど、ITバブルのときにNTT株を300万で買っておいてよかった

いつも思うんだが…民主だろうが自民だろうが、政治家は科学板を見た方が良い！

科学技術における日本人の凄さを再認識出来るし、日本経済の根幹だと言う事を政府はもっと重要視しないとダメだよ

>>16
理系を見直すべき、という意見には同意だが、
たいていにおいて、そこから文系の罵倒や過激思想に走るのがちょっとなあ。

理系は文系の営業努力に敬意を表しつつ、売れる製品の開発にあたる。
文系は理系の成果に経緯を表しつつ、益多く販売するために全力を尽くす。
それだけのことだろうに。

理系人の一部(だと信じたい)が相互尊重できないのは、
デジタル思考ゆえか、ルサンチマンに侵された理系人だからなのか。

あげんなハゲ

>>17
それは一部の文系にもあてはまるだろ

>>17
勝手に開発と営業の話にすりかえてんじゃねーよ

age

なにか、ハイゼンベルグの法則（ベクトル表記なので、貼り付け略）を破っているような...

統計を取った結果であっても、２量子使用は無駄なような...

文系の僕には頭が拒否してるよー

高卒の俺にもわかりやすく

理系の俺にもさっぱりわからん。
つまりコーヒーは旨かったのか？不味かったのか？
どっちよ？

な、なるほど・・・

高級ーヒー

　いいか？おまいら！　誰も教えないので、おれがわかり易く教えてやる

　トランジスタだのＮＡＮＤだのが判らなくてもエロ動画は見れる！

　つまり、そういう事だ

AND、OR、NOTの演算が出来ればコンピュータ作れるんだから

>>16
科学板のレベルの低さは異常だし、ニュース自体もマスコミの無知記者により改変されてることしばしだぞ

プログラミング的に新しいのか
工作技術が凄いのか

両方か

な、なるほど。よくわかった。

もう正直に書く。頭のいい人たちが最先端で研究開発していることは敷居が高いでつ。

>>29
そうなのか！？
じゃあ俺が昨年習った論理回路とそのわけわからん計算は無駄じゃなかったのか。。

要するに１ビットで２つの処理を独立して出来ると言うこと
４ビットも有れば状況しだいで１０〜１２相当の処理が可能

ドラえもんで例えると東京から大阪まで車を使っても新幹線を使っても
方向さえ間違えなきゃ同じ結果にたどり着くとセワシくんが言ってた。

>>29
そんな回路なくてもＬＵＴがあれば・・・おｋ？

>>1
これって涼子の計算なのか？
涼子の世界に　電圧ってあるのか？

涼子の統計計算機じゃないのか？

>>11
＞ 微細なゲート電極に電圧を印加することにより

微妙に成分が変化するので互いに打ち消すことがない
どうやらこれで解決したようだね

う〜ん　こういうんだったら　非線形ニュ〜ロコンピュ〜タでも
同じようなこと出来そうなんだけどな・・・

タイムスケ〜ルが違うだけか？

>>40
ルパンの声で脳内再生されるｗｗｗｗｗ

|0>と|1>の書き方だけはうまくなりました

普通のコンピューターでさえどうなってんのか知らねー

だまっときゃ良いのにばらすから起源を捕られる

第1量子ビットの情報が「0」から「1」に変化するのと同期して
第2量子ビットの情報が「1」から「0」に変化する現象は量子もつれ
とは関係ないの？もし量子もつれ使って計算してるなら
計算するのは通信してるってことだからまたまた超光速通信できるんじゃ
ないかととんでも科学オタが・・・

もう一体何が何やら…

なるほどー
バルキスの定理に基づいてるわけだな

そろそろ3進数の演算器本気で作ろうぜ

ヴェーダなの？

量子的もつれは光速度に無関係で、”縁”の問題。
だとすれば、もつれを保持したままの送受信機を複数作れれば、宇宙船と地上基地との瞬間通信も不可能ではなくなる。
俗に言えば、ふたごの虫の知らせ通信とか。

そんなマクロスケールな話が出来るのかなあ

>>1
なんにせよ、演算速度は速いのか？

最終的には
＞量子もつれ状態などの量子力学の世界を
半導体チップのなかで実現できるようになると期待している
のが目的で、今回計算がとりだせたのだからこの技術を発展させれば
超光速通信がｗｋｔｋでは。
例えば第1量子ビット素子を地球に第2量子ビット素子を海王星に置いといた
として「1」から「0」に変化する現象は瞬時に伝わり通信ができるとか。

>>50
>だとすれば、もつれを保持したままの送受信機を複数作れれば、宇宙船と地上基地との瞬間通信も不可能ではなくなる。 

片方で観測した場合、もう一方ではその観測結果に応じた観測をしないと、情報は取り
出せない。

そのためには、まず片方の観測結果を古典的方法でもう一方に伝える必要があるので、
超高速通信はできない。

>>54
エンタングルの場合はそうだろうが今回は
＞第1量子ビットの情報が「1」から「0」に変化するのと同期して第2量子ビット
＞の情報が「0」から「1」に変化する現象の観測に成功した。
「同期した現象の観測に成功した」と書いてあるので、片方の情報はもう一方に
伝える必要はないのでは？同期してるんだから観測状態は同じ、それでいて
変化する現象を観測できたのだから第2量子ビットさえ読み取れば第1量子ビットが
どう変化したのかわかるわけでそれは情報が伝わったと言っていいだろう。

>>55
演算器の入力を変化させたら出力が変化したってだけの局所的な話で、何を
勘違いしてるんだ？

>第2量子ビットさえ読み取れば第1量子ビットが 
>どう変化したのかわかるわけで

情報量は、まったく増えないわけだが？

なるほど
100％理解した。
分かりやすい説明をありがとう>>1
これなら猿でもわかる。

コーヒー飲みたくなった

3進数なんてできたらすごいね

おお、なんか知らんがすごそう

よく分からないけど、コアツーデオの何倍凄い？

量子コンピュータができない理由は、この程度の無能が偉そうに
嘘を言っているのが現実だからなんだろうな。

>>55
>>53

日本の技術の根幹を担える知識をもっている人材は、
全体の0.2%未満らしい

つまり、500人に1人いればいいほう、ということだ。それはどういうことか。

社会の隅々にまでいきわたっている科学技術の結晶は、
当たり前のことだが、保守、維持して行くだけの知識がなければ
たちまち崩壊、暴走することになる。

原発なんかを制御する人がいなくなったらどうなるのか？
皆諦めて電気を使わなくなるのか？
太陽光発電にしたって、その部品の調達、製造、効率向上、点検、
多くの知識が求められる。

知識がなければ、発展することはおろか、維持すらできなくなるのだ。

人一人の力でできることは限られている、という言葉を使う人はよくいるが、
今の文明は、主要な知識をもった人材、全体からみればごく一部にしか過ぎない割合
だが、その人材がいなくなれば、残った人間が何人集まってがんばっても、
維持できず崩壊するというのだ。

>>63
ひきこもりニート乙