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量子コンピュータ

国内特許コード P130010081
掲載日 2013年11月25日
出願番号 特願2012-521447
登録番号 特許第5910968号
出願日 平成23年6月17日(2011.6.17)
登録日 平成28年4月8日(2016.4.8)
国際出願番号 JP2011063881
国際公開番号 WO2011162172
国際出願日 平成23年6月17日(2011.6.17)
国際公開日 平成23年12月29日(2011.12.29)
優先権データ
  • 特願2010-142978 (2010.6.23) JP
発明者
  • 小泉 裕康
出願人
  • 国立大学法人 筑波大学
発明の名称 量子コンピュータ
発明の概要 量子コンピュータにおいて用いる量子ビットの値を安定させ且つ1素子当たりの量子ビット数を100量子ビット以上にすると共に、量子ビットの計算中における量子状態の安定性、量子状態の制御性を確保し、さらに量子ビットの大規模集積化を可能にする。複数のホール4がドープされた銅酸化物超伝導体薄膜3を持つ量子ビット基板1に磁場を印加して、銅酸化物超伝導体薄膜3に形成された各ホール4を中心にしたスピン渦6を生成すると共に、各ホール4の位置、各スピン渦6に対応した右回りのループ電流5又は左回りのループ電流5を生成した状態で、量子演算データを含む電磁波19を量子ビット基板1に照射し、量子演算を行う。
従来技術、競合技術の概要


量子コンピュータは、1ビットについて“0”か“1”の値しか持ち得ない従来型コンピュータに対して、1ビットにつき“0”と“1”の値を任意の割合で重ね合わせて保持することができ、n量子ビットであれば2のn乗の状態を並列的に計算することが可能である。このため、量子コンピュータは、例えば原子核スピンや光子の偏極等の量子ビットを用いる。



現在までに、下記に示す量子ビットを利用した量子コンピュータが提案されている(例えば、特許文献1乃至3を参照)。
(1)核磁気共鳴を利用する(原子核のスピン状態を利用)。
(2)イオントラップを利用する(イオンの電子状態を利用)。
(3)量子光学を利用する(光子の偏極を利用)。
(4)量子ドットを利用する(電荷数の違う状態を利用)。
(5)超伝導量子ビットを利用する(磁束又はクーパー対の数を利用)。



そして、量子コンピュータにおいて用いられる量子ビットは、当然のことながら、以下に示す3つの属性が必要である。
(1)量子状態が計算中安定であること。
(2)量子状態の変化を制御出来ること。
(3)大規模集積化が可能であること。

産業上の利用分野

本発明は、例えばモット絶縁体薄膜に磁場を印加する際に、モット絶縁体薄膜にドープしたホール、又は電子の周囲に発生するループ電流を利用して、量子ビットを定義し、量子演算を行う量子コンピュータに関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
量子ビットを使用して量子演算を行う量子コンピュータにおいて、
製造時に1つ以上のホール、又は1つ以上の電子がドープされたモット絶縁体薄膜を有する量子ビット基板と、
前記量子ビット基板に磁場を印加して、前記モット絶縁体薄膜に形成された前記各ホール又は前記各電子を中心にしたスピン渦を生成すると共に、スピン渦に対応した右回り又は左回りのループ電流を生成し、その2状態にエネルギー差を与え量子ビットとする磁場発生ユニットと、
量子演算データを含み、前記各ホール又は前記各電子を前記2状態の量子ビットにする電磁波を生成して、前記量子ビット基板に照射する量子演算データ供給ユニットと、
ビーム径を絞った強力コヒーレント光パルスを前記量子ビット基板に照射し、前記量子ビット基板での反射光又は透過光の偏光を解析して、前記量子ビット基板の量子演算結果を取り出す量子演算結果読み出しユニットと、
を備えたことを特徴とする量子コンピュータ。

【請求項2】
請求項1に記載の量子コンピュータにおいて、
前記モット絶縁体薄膜として、ホールドープ型銅酸化物超伝導体薄膜を使用する、ことを特徴とする量子コンピュータ。

【請求項3】
請求項1に記載の量子コンピュータにおいて、
前記量子ビット基板に量子演算を行う前に、走査型プローブ顕微鏡の探針を動作して、前記モット絶縁体薄膜にドープされた前記各ホール又は前記各電子の位置を調整する、ことを特徴とする量子コンピュータ。

【請求項4】
請求項1に記載の量子コンピュータにおいて、
前記磁場発生ユニットによって、前記量子ビット基板に不均一な磁場を印加し、
前記量子ビット基板に量子演算を行う前に、各量子ビットのエネルギー状態の差を調整する、ことを特徴とする量子コンピュータ。

【請求項5】
請求項1に記載の量子コンピュータにおいて、
初期化指示が入力されたとき、前記磁場発生ユニットによって、前記量子ビット基板に強い磁場を印加して、前記モット絶縁体薄膜に形成された前記各ホール、又は前記各電子に対応するループ電流をすべて右回り又はすべて左回りに統一し、前記量子ビット基板を初期化する、
ことを特徴とする量子コンピュータ。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2012521447thum.jpg
出願権利状態 登録
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