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SOLID-STATE NMR QUANTUM COMPUTER USING SEMICONDUCTOR CRYSTAL HAVING ISOTOPE SUPER-GRATING STRUCTURE

Patent code P110002997
File No. A111P36
Posted date Jun 10, 2011
Application number P2002-127092
Publication number P2003-324192A
Patent number P4320382
Date of filing Apr 26, 2002
Date of publication of application Nov 14, 2003
Date of registration Jun 12, 2009
Inventor
  • (In Japanese)清水 禎
  • (In Japanese)後藤 敦
  • (In Japanese)端 健二郎
  • (In Japanese)北澤 英明
Applicant
  • (In Japanese)独立行政法人科学技術振興機構
  • (In Japanese)独立行政法人物質・材料研究機構
Title SOLID-STATE NMR QUANTUM COMPUTER USING SEMICONDUCTOR CRYSTAL HAVING ISOTOPE SUPER-GRATING STRUCTURE
Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a multi-quantum bit solid-state quantum computer based on a new operation principle which can be constructed only by a demonstrated technology by solving problems of quantum entanglement conditions, initialization, and multi-quantum bit integration.

SOLUTION: A CdTe isotope super-grating structure constituted with an A(111Cd) face, B(113Cd) face, C(123Te) face, and D(125Te) face being a zinc blende crystal structure (111) face constituted of the same isotope element as a super- grating laminate cycle is used for four quantum bits. The four kinds of isotope elements are provided with different magnetic speed ratios, respectively, and those four nuclides are provided with sufficiently isolate NMR frequencies so that it is possible to construct a four-quantum bit quantum computer. In this case, J connection based on the shared connection of Cd and Te can be made dominant, satisfactory quantum entanglement conditions can be obtained, initialization can be performed by circularly polarized light emission, and quantum impure conditions can be produced.

Outline of related art and contending technology (In Japanese)
現在までのところ、溶液NMRで5から7量子ビットの量子計算機が実現されているが(Phys.Rev.Lett.85(2000)5452、及び、Nature 414(2001)883)、専門家の間では溶液NMRでは10量子ビット程度が限界であろうと推測されている(例えば、数理科学424(1998)43、数理科学195(2001)56)。
量子計算機の当面の目標値は量子現象のシミュレーションに役立つ数十量子ビットないし、それ以上にあるので、近い将来、固体を用いた多量子ビット量子計算機の開発が中心的課題になると予想される。現在のところ、固体ではまだ2量子ビットすら実現されていないが、固体量子計算機開発のための課題抽出は既に始まっており、必要とされる要素技術のための方法論の検討作業と基礎実験が進められている。
【0003】
量子計算機を実現するために原理的に最も重要な課題は、第一に量子ビット間の良好な「量子もつれ状態」を形成できること、第二に各量子ビットを「初期化」できること、第三には量子ビット数を増大できることである。これらの技術的課題を克服した多量子ビット固体量子計算機を実現するには、既存のNMR技術だけでは原理的に不十分であることが自明であり、新規技術開発が不可欠である。本発明はこれらの課題を解決するものである。
Field of industrial application (In Japanese)
この発明は、新規の動作原理に基づく多量子ビット固体量子計算機に関する。
Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
  少なくとも、単一の同位体から成る面を同位体を異ならせて複数積層した積層単位を超格子積層単位とした同位体超格子構造を有する半導体結晶と、レーザー光源と、NMR装置とを有し、
上記同位体超格子構造を有する半導体結晶が、同位体111Cd、113Cd、123Te、及び、125Teを構成元素とするセン亜鉛鉱結晶構造を有し、上記セン亜鉛鉱結晶構造の各々の(111)面が上記同位体のいずれか1つの同位体元素から構成され、かつ、上記4種類の同位体の(111)面の積層周期を超格子積層周期として構成されるCdTe同位体超格子半導体結晶であることを特徴とする、同位体超格子構造を有する半導体結晶を用いた固体NMR量子計算機。
【請求項2】
  前記CdTe同位体超格子半導体結晶の<100>方向に磁場を印加してNMRを行うことを特徴とする、請求項1に記載の同位体超格子構造を有する半導体結晶を用いた固体NMR量子計算機。
Industrial division
  • Solid device
  • Computation controlling device
IPC(International Patent Classification)
State of application right Right is in force
Reference ( R and D project ) CREST Function Evolution of Materials and Devices based on Electron/Photon Related Phenomena AREA
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