レェェッツ・コンバイン！国立情報学研究所が電子スピン状態を光パルスで完全制御することに成功

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

レェェッツ・コンバイン！国立情報学研究所が電子スピン状態を光パルスで完全制御することに成功
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以下、Twitterの反応 ▼

Comments

1001  学名ナナシ  :2008年11月22日 13:26  ID:cyCSxYCk0

よくわからん

1002  名無し  :2008年11月22日 13:30  ID:rqNZqOz4O

ｶﾞｯﾎﾟｲｶﾞｯﾎﾟｲ

1003  学名ナナシ  :2008年11月22日 13:32  ID:FGZz4rCoO

よく分からないからポケモンで例えてくれ

1004  な  :2008年11月22日 13:43  ID:SbLr9cUnO

応用すればすげえCPUが出来る。ｵﾜﾘ

1005  学名ナナシ  :2008年11月22日 13:45  ID:eD0D7fwcO

これ使えば円周率も割り切れるかな。

1006  学名ナナシ  :2008年11月22日 13:54  ID:7D8vI0pV0

んー、つまり電子の量子状態を従来よりはるかに高速に操れるようになったってことだな。
これはすげー進歩だ。光量子コンピュータ始まったな

・・・いやまぁ>>55の言うとおりその制御する機構がでかすぎて家庭用にはできないとかそういうアレだけどね。一般人がコレの恩恵に預かれることはしばらくないだろーね・・

1007  学名ナナシ  :2008年11月22日 14:00  ID:NYRo4hmU0

ｶﾞｯﾎﾟｲｶﾞｯﾎﾟｲｶﾞｯﾎﾟｲｶﾞｯﾎﾟｲ
ﾋﾟｰ……ｶﾞｼｬｯ

1008  学名ナナシ  :2008年11月22日 14:01  ID:fJitkNYY0

量子コンピュータは、
単に「速い」というだけじゃなくて、
普通のコンピュータでは使えなかった特殊なアルゴリズムを使うことができるのが強み。
たとえば現在広く使われてるRSA暗号とかを一瞬で解くことができる。
たぶん米軍は開発しても、それを公表しないで諜報に使うだろうな。

1009  学名ナナシ  :2008年11月22日 14:02  ID:sJ16wTdA0

人工知能も夢じゃない
↓
フィギュアに搭載
↓
アレコレできる

1010  学名ナナシ  :2008年11月22日 14:02  ID:B0qYZdTx0

物理工学の分野かな？
将来研究してみたい

1011  学名ナナシ  :2008年11月22日 14:04  ID:IWFFQZrm0

でん子「もう…まわさないで(///)」

1012  ()  :2008年11月22日 14:20  ID:uSMHzSVQO

耕三おじさんが閉じ込めたでん子たんを高速でスパンスパンだと理解したおれは天才だな

1013  アトム  :2008年11月22日 14:23  ID:8Jm2lHVpO

来てますね、未来！

1014  学名ナナシ  :2008年11月22日 14:25  ID:6skELH6o0

電子スピン状態！！

1015  学名ナナシ  :2008年11月22日 14:25  ID:FBSDAJG30

※13
ラーメンズ乙

1016   :2008年11月22日 14:31  ID:p25dR6B3O

回路を巡る電気がパネェ早さで動くってこと？

1017  学名ナナシ  :2008年11月22日 14:44  ID:EO4GbVh90

読んでないけど、猫でも分かるようにお願い

1018  学名ナナシ  :2008年11月22日 14:45  ID:We5mhJH50

>>1016
パネェ早さどころか一瞬で伝わる。実質無限大の早さ。
あるところで粒子状態を変えると他の場所の状態も同時に変化する。
それを利用すれば特殊な計算が今とは比べようもない早さでできる。
特に素因数分解。

1019  学名ナナシ  :2008年11月22日 14:49  ID:oBA9XP8U0

この記事でクロスチャンネルを真っ先に思い浮かべた俺はロミオ儲。

1020  は  :2008年11月22日 14:50  ID:NYOIvgz5O

そんなに処理速度早くても、一般家庭では需要ないんじゃないのか

1021  学名ナナシ  :2008年11月22日 14:56  ID:KY5xWREh0

米18
暗号オワタ。

1022  学名ナナシ  :2008年11月22日 14:59  ID:jpsHSW4Y0

アンケートでゼーガペイン吹いたｗｗｗｗ

1023  学名ナナシ  :2008年11月22日 15:00  ID:sh.58DvE0

量子暗号の時代だね。
量子暗号の送受信だけなら装置はそんな巨大な物にはならないんじゃないかな？

1024  学名ナナシ  :2008年11月22日 15:00  ID:SiP3oio.0

>>1006
企業が使えばサーバがめっちゃ軽くなるとかないの？

1025  学名ナナシ  :2008年11月22日 15:01  ID:xwVL11Vn0

一般家庭では必要ないけど一般人が欲しい情報を出すのには使える。
台風の進路予想とか、うどんを茹でる水が無くなる日とか。

1026  学名ナナシ  :2008年11月22日 15:01  ID:eqj1nxcW0

※17
猫ひろしにわかるように説明しろといわれてもなぁ・・・

しょーりゅーけんがものすごいはやい回転なんだよってくらいにしか

1027  学名ナナシ  :2008年11月22日 15:37  ID:UxTxPC480

いったい何が始まるんです？

1028  学名ナナシ  :2008年11月22日 15:40  ID:TAXRBlx20

>>1003
最初からモンスターがボールに入った状態で出現する。
というか、全種類のモンスターボールがいっぺんに現れるので好きなの選ぶだけでいい。

なんか喩えたら余計わからない気もするがそういう事。

1029  学名ナナシ  :2008年11月22日 16:04  ID:3fK5LSB90

アメリカとの共同研究フラグｋｔｋｒ

1030  学名ナナシ  :2008年11月22日 17:33  ID:5wq9rtIE0

ようやく俺もセレブラントとして覚醒するときが来たな

1031   :2008年11月22日 17:39  ID:BdNaO8w4O

量子コンピュータってどういう仕組みなの？

ハードの記録媒体に物質波を使ってるとか？

1032  学名ナナシ  :2008年11月22日 17:42  ID:yiqjbmJi0

75 名無しのひみつ[ｓ] :2008/11/16(日) 21:00:27 ID:m/7rRrBW
>>73
早すぎて、３Ｄゲームが一瞬で終わっちゃうのよ。
操作できないほど早すぎ。ｗｗｗｗｗｗ


違うだろ
複雑な操作してるのにまるきり映画鑑賞しているも同然の計算速度になるだけだろ

1033  学名ナナシ  :2008年11月22日 17:51  ID:xXwzo8ie0

これってスピノールで記録できるってこと?

1034  学名ナナシ  :2008年11月22日 18:08  ID:cVH2uB6U0

まぁ、これの他にも多くの難題があるんだろうな〜

あくまでもその一つということだろうなぁ

まだまだ先のような気がする


IBMらへんが開発してくれるでしょ〜

1035  学名ナナシ  :2008年11月22日 19:22  ID:tg.qqQrZ0

ラピュタどう関係するの？

1036  学名ナナシ  :2008年11月22日 19:31  ID:CKjkrs810

この辺少し大学で齧ってる。
ちなみに量子コンピュータの処理速度がとても早いとは限らないことだけは言っておく。
もちろんRSAを解くのは早くなるけれども。
あと、超並列コンピュータって言われることも多いけど、その言い方は誤解があるということも。

1037  学名ナナシ  :2008年11月22日 20:03  ID:Nn5.V5gE0

コンVとラピュタなしじゃこのスレの存在意義は……

※35
光パルスとバルスをかけたのだろう

1038  学名ナナシ  :2008年11月22日 21:38  ID:teogmCVc0

マイクロ波いらずのＥＳＲってことでしょ？
バカでかい電磁石を使って半端ない電力消耗するのに実際応用に使えるのかね。

技術の発展に向けた第一歩ってのは分かるけどね。
最近パルスＥＳＲ用いた研究やってるけど解析に苦戦してトラウマになりそうだ。
電子スピンの応用がコンシューマー向け製品に応用されるとは俄かに信じがたいわ・・・

1039  学名ナナシ  :2008年11月22日 21:54  ID:pIJVO.jJ0

エロで説明しなきゃ分からないだろ！
誰かエロくて偉い人お願いします。

1040  　  :2008年11月22日 21:55  ID:mgqD4gGAO

※25
香川人乙

1041  学名ナナシ  :2008年11月22日 22:27  ID:1RYZRYh00

ペインof是我がでててなぜノエイン出てないの？
マジックサークルとか

1042  学名ナナシ  :2008年11月23日 00:13  ID:Vvqfbjg00

量子コンピュータって、アルゴリズムが今のノイマン型コンピュータと違うから、
あくまで、因数分解とか、データ検索が高速になるけだけじゃなかったっけ？

1043  学名ナナシ  :2008年11月23日 00:14  ID:X4MJWSj40

ゴルゴ１３の最終暗号も一瞬で解かれるってことでおｋ？

1044  学名ナナシ  :2008年11月23日 00:25  ID:V7zudi9P0

10年後にはインテル入ってないかもしれないな

1045  学名ナナシ  :2008年11月23日 00:44  ID:1KbL2qdK0

個人には関係ないってレスあるけど
30年前にはGB単位のメモリを個人で安価に使えるなんて思わなかった

初めの一歩が踏み出せると踏み出せないでは大きな違いがある

1046  学名ナナシ  :2008年11月23日 02:31  ID:Kuzi9D0I0

現実的にはノイマン型と組み合わせる事になるだろうな。
今で言えばベクトルプロセッサとかの立ち位置で特定の演算は速いけど使いにくい。
wikipedia見れば分かるけど素因数分解と検索は早くなるかも知れない。
量子の重ね合わせを利用してるから特定の演算以外は苦手。

1047  学名ナナシ  :2008年11月23日 04:37  ID:uW5Q8iXa0

約40年で電卓レベルから今のPCレベルまで発達したことを考えれば、大体あと40年すれば身近な技術として使われるようになるんじゃないかな。

1048  学名ナナシ  :2008年11月23日 05:55  ID:isedVLJV0

で、コアを沢山つけてごまかしている最近のPCのCPUが進化するのは
何時頃や

1049  学名ナナシ  :2008年11月23日 08:42  ID:lf.kNmFH0

じゃ要は特定プロセスが早くなるだけか

1050  学名ナナシ  :2008年11月23日 12:45  ID:Aje8cV780

因数分解以外に早くなるアルゴリズムってあるの？
詳しい人、解説頼む。

1051  学名ナナシ  :2008年11月23日 15:28  ID:wQ0yHaWi0

まだ電卓までいってないでない？真空管の開発に成功とかくらい？

1052  学名ナナシ  :2008年11月24日 22:19  ID:qUtqBHw80

>>1048

CMOS ベースだとリーク電流がすごくて周波数あげれないからな…
トランジスタの機構か材料で革新がないとキツい

1053  学名ナナシ  :2009年06月18日 15:56  ID:vAwZxuXp0

もしこれが一般レベルまで普及したら、パスワード意味なしとかになっちゃうの？
それとも高速で処理できるのは特定の処理だけなの？

1054  学名ナナシ  :2009年06月18日 16:48  ID:Uhd7wAxm0

>>1053
今のところ素因数分解を多項式時間で解くアルゴリズムしか知られてないよ
つまりごく特殊な問題に関しては古典コンピュータよりも早く計算できるというだけで
今のコンピュータより劇的に性能が上というわけじゃない
それにそもそもまだ乗り越えなくてはならない工学的な難題が山積みという状況

でも普及したとしたら、いま使われているRSA暗号(素因数分解が非常に時間がかかり、
現実的でないということを利用している)なんかは危険になるね
量子情報理論的に盗聴が不可能な暗号というのが存在するのでそれが主流になっていくはず