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2010年度

理化学研究所の和光研究所にて一般公開が行われます

2011年3月24日

独立行政法人理化学研究所は、大正6年(1917)に自然科学における唯一の総合研究機関として設立され、物理、化学、生物、工学、医科学にわたる広範な分野で、基礎から応用にいたる様々な研究を実施して、これまでに数多くの研究成果を世に出してまいりました。
本年も多くの方に私たちの研究所の研究成果や施設の現状を知っていただくため、国の科学技術週間にあわせ、施設の一般公開(入場無料、雨天決行)を行うことになりました。
皆様お誘いあわせの上、是非、ご来場下さい。

開催日時 4月23日(土曜日) 9:30~16:30 (入場は16:00まで)
開催場所 埼玉県和光市広沢2-1 独立行政法人理化学研究所 和光研究所

講演会の中で、共同提案者の蔡兆申先生がご講演なさいます。(13:00~14:00)

詳細は下記URLをご参照ください。
http://www.riken.go.jp/r-world/event/2011/open/wako/outline/index.html

第10回 量子情報関西Student Chapter開催のお知らせ

2011年3月8日

日程 2011年4月4日(月)
場所 京都大学 吉田キャンパス 工学部1号館 3F 第一講義室
主催 量子情報関西Student Chapter(代表:玉手 京都大学・田中 大阪大学/北海道大学)
共催 文部科学省・科学研究費補助金・新学術領域研究・量子サイバネティクス(代表 蔡 兆申)
http://www.riken.jp/Qcybernetics/
最先端研究開発支援プログラム・量子情報処理プロジェクト(代表 山本 喜久)
http://www.first-quantum.net/index.html
参加申請〆切 3月28日(月)
講演会 宇都宮 聖子氏 (国立情報学研究所)
「励起子ポラリトンと超流動性」励起子ポラリトンは、マイクロキャビティと量子井戸構造を有する半導体の二次元構造内に生成される疑似粒子で、その状態はキャビティ外に放出される光子の分光によって測定される。これらの粒子群の空間位相分布や干渉効果の測定結果をもとに、その超流動性と二次元空間での凝縮に関する相転移について、最近の研究動向を交えて議論する。

渡辺 優氏 (東京大学 上田研究室)
「量子推定理論における不確定性関係について」量子推定理論を用いることで、有限次元Hilbert空間に対して、量子測定の測定誤差についての不確定性関係の最も強いboundを求めた。量子系からその状態についての情報を得るためには、系に対して測定を行い、さらに測定結果から推定を行わなければならない。我々は、測定誤差を測定によって得られる情報量を用いて定義し、その誤差に対する不確定性関係を求めた。さらに、我々は全ての状態,物理量について不確定性関係の等号を達成する測定を構成した。
[1] YW, Takahiro Sagawa, Masahito Ueda, arXiv:1010.3571 (2010).
ポスターセッション 現在発表者を募集中です。
発表を希望する方は、参加申請の際に発表タイトルと概要(任意)をお知らせください。

その他詳細については、下記URLをご参照ください。
http://yagura.scphys.kyoto-u.ac.jp/wakate/index.php?お知らせ#ia8271f8

香取秀俊先生(「量子標準」グループリーダー)、高本将男先生(「量子標準」グループ)が「第12回光・量子エレクトロニクス業績賞(宅間宏賞)」を受賞しました。

2011年2月24日

光・量子エレクトロニクス業績賞は、量子エレクトロニクス、光および光エレクトロニクスの研究分野の研究において、新しい発見、発明、理論、実験等を通して、学問分野や産業分野で過去数年間にわたって顕著な業績をあげた者に対して「光・量子エレクトロニクス業績賞」を授与し、その功績をたたえることを目的としています。

関連サイト:応用物理学会
http://www.jsap.or.jp/index.html
http://www.jsap.or.jp/activities/award/researchfield/lightquantum/2010.html

情報・システム研究機構 国立情報学研究所
量子情報国際研究センターキックオフシンポジウム(大川賞受賞記念講演会)

2011年1月28日

シンポジウム要旨

情報・システム研究機構 国立情報学研究所では、内閣府最先端研究開発支援プログラム「量子情報処理プロジェクト」を推進するために、平成22年11月1日に量子情報国際研究センターを設立いたしました。
つきましては、このセンター設立を記念して、最先端研究開発支援プログラム「量子情報処理プロジェクト」のメンバーによる、「NII量子情報国際研究センターキックオフシンポジウム(大川賞受賞記念講演会)」を開催いたします。あわせて、本年度大川賞受賞者による記念講演も同時に行ないますので、ご案内申し上げます。

大川賞受賞者:

チャールズ・ベネット(IBM ワトソン研究所フェロー)

受賞理由「量子暗号のコンセプトの提案をはじめ、近代量子情報理論創始者の一人として、量子情報通信分野の発展に対する多大な貢献」

山本喜久(国立情報学研究所/スタンフォード大学教授)

受賞理由「量子光学および量子情報処理分野において世界的な業績を挙げ、同分野の飛躍的発展に対する多大な貢献」

講演会概要

日時: 2011年3月10日(木) 13:00~17:45(受付は12時半より)
会場: 如水会館 スターホール
住所 : 東京都千代田区一ツ橋2-1-1
電話 : 03-3261-1101(代表)
URL : http://www.kaikan.co.jp/josui/company/access.html
講演会終了後、如水会館オリオンルームにて懇親会がございますので、ご都合のつく方は是非ご参加ください。
懇親会の費用は、一般の方4,000円、学生の方2,000円とさせていただきます。
講演会費用: 無料
参加対象者: 研究者、大学生、および研究機関関係者等
申込方法: 下記URLよりお申込ください。【受付票】を返送しますので、当日ご持参ください。
URL : https://krs.bz/nii/m/first_kickoff
申込期限: 当日受付も可能です。
問い合わせ先: 国立情報学研究所 山本研究室
TEL : 03-4212-2506
FAX : 03-4212-2641
email :
主催: 情報・システム研究機構 国立情報学研究所
共催: 財団法人 大川情報通信基金(大川財団)

プログラム

13:00-13:10 開催挨拶 坂内正夫(国立情報学研究所所長)
13:10-13:40 講演1 荒川泰彦(東京大学教授)
「量子ドットと光ナノ共振器による量子結合系の実現とその展開」
13:40-14:10 講演2 蔡兆申(理化学研究所/NECチームリーダー)
「超伝導量子情報の最近の成果」
14:10-14:40 講演3 樽茶清悟(東京大学教授)
「量子ドットスピンを用いた量子情報研究の進展」
14:40-15:10 講演4 都倉康弘(NTT物性科学基礎研究所グループリーダー・研究部長)
「量子情報通信技術の進展」
15:10-15:40 講演5 香取秀俊(東京大学教授)
「光格子時計の17桁の周波数比較の実現とその展望」
15:40-16:10 講演6 根本香絵(国立情報学研究所教授)
「量子情報理論の深化と展開」
16:10-16:40 休憩  
16:40-16:45 大川賞の主旨・受賞者の紹介 相磯秀夫(大川賞審査委員長)
16:45-17:15 大川賞受賞記念講演 チャールズ・ベネット(IBMワトソン研究所フェロー)
「The monogamy of entanglement , the ambiguity of the past, and the complexity of the present」
17:15-17:45 大川賞受賞記念講演 山本喜久(国立情報学研究所/スタンフォード大学教授)
「Optically controlled semiconductor spin qubits for quantum information processing」

*印の講演は英語でおこない、通訳はありません。

2011年3月23日(水) 山本喜久先生 市民講座のお知らせ
「新しい情報社会の扉を開く量子技術 量子コンピュータは本当に実現できるのか?」

2011年1月26日

東北地方太平洋沖地震のため、中止となりました。4月以降、開催することになりました場合には、改めてご案内を致します。

【概要】

現代コンピュータの基本概念は、第2次世界大戦中にドイツが使用していた暗号 Enigma を解読するために発明されました。以来70年間、一貫してこの基本思想に基づいて進化を続けてきた現代コンピュータにも弱点があります。これを克服するため、量子力学という全く新しい概念に基づく未来コンピュータの開発競争が世界中で行われています。その研究開発の最前線を紹介します。

日時: 2011年3月23日(水)18:30~19:45(講義・質疑応答)
場所: 国立情報学研究所 学術総合センター2階中会議場

※文字通訳有り
※入場無料

詳細は、下記websiteまで。

海外サイエンススクール情報 【Les Houches Physics School 2011】

2011年1月26日

"Quantum Machines Measurement and Control of Engineered Quantum Systems"

期間: 2011年7月4日(月)~2011年7月29日(金)
場所: Les Houches
登録締切: 2011年3月1日(火)

詳細は、下記websiteまで。

FIRSTサイエンスフォーラムが開催されます

2011年1月14日

このフォーラムでは、総合科学技術会議が推進する最先端研究開発支援プログラム(FIRST:Funding Program for World-Leading Innovative R&D onScience and Technology)に選ばれたトップ科学者が参加し、世界をリードする研究の最前線の様子やそこに至るまでの道のりなどの体験を広く紹介します。
さらに、フォーラム会場の高校生らとの双方向のコミュニケーションを通じて、高校生らに最先端の科学技術や科学者・技術者を身近に感じてもらうことを期待しています。

開催概要

主催: 独立行政法人科学技術振興機構(JST)
参加費: 無料
参加者: 主に高校生(高専生)を対象、一般からの参加も受け付けます
参加申込方法: ホームページより事前登録

関連サイト

[最近の研究成果]
三重らせん構造をもつScalableスピン量子ビット系の超分子化学アプローチによる合成

2010年9月8日

スケーラブルな量子ビット系の構築は、量子コンピュータの実現を目指すすべての量子ビット系が直面する共通の難題です。これを解決するアプローチとして、Seth Lloydはaddressableな莫大な数の量子ビットを準備する代わりに、スピン量子ビット周期系の1次元鎖モデルを提案しました(S. Lloyd, Sci. Am. 73, 140-145 (1995).)。北川らは、このLloyd モデルを量子コンピュータに実装する量子回路を発表し、1次元鎖モデルである(ABC)n系に対してはそれぞれの量子ビットを操る16種類のパルス共鳴周波数を用意するだけで、計算時間がnの指数関数のオーダーでスピードアップすることを示しました(Y. Kawano, S. Yamashita, M. Kitagawa, Phys. Rev. A 72, 012301 (2005).)。しかしながら、この有用なLloydモデルを検証するスピン量子ビット系が物質系(Matter Spin-Qubits)として具体的に提案され合成されたことは、これまでありませんでした。一方、分子の電子スピンを量子ビットとする実験な試みは、量子情報処理技術の研究分野では最も遅く登場しましたが、上記の共通の課題を克服するアプローチとして注目され始めました。電子スピン量子ビット系のABCをaddressableに識別するには、A、B、Cに属する電子のgテンソルを異なるように設計することが不可欠ですが(g-Tensor Engineeringと命名)、今回、三重らせん対称性を巧みに利用して超分子化学的に設計したMettalo-Helicates(金属イオンを内包するヘリックス構造をもつ錯体分子、図1参照)を初めて合成・単離し、g-Tensor Engineeringが実現していることを証明しました。
この成果は、アメリカ化学誌、J. Am. Chem. Soc., 132, 6944 – 6946 (2010) に掲載されました。
(Y. Morita, Y. Yakiyama, S. Nakazawa, T. Murata, T. Ise, D. Hashizume, D. Shiomi, K. Sato, M. Kitagawa, K. Nakasuji & T. Takui, “Triple-Stranded Metallo-Helicates Addressable as Lloyd’s Electron Spin Qubits”, J. Am. Chem. Soc., 132, 6944 – 6946 (2010).)

  • 図1: オリゴイミダゾールを配位子とする、三重らせん対称構造をもつ、Lloydモデルの電子スピン量子ビット版。
    三重らせん対称性の起源のよって、不対電子をもつ金属陽イオンのg-テンソルがすべて異なるだけでなく、らせんの巻く向き(chirality)によって、キラル量子ビットをもつ。

Researchmap内コミュニティ「量子情報処理プロジェクト」(非公開、招待制)のメンバー登録について

2010年7月30日

本プロジェクトでは、公式サイトの他に、私的なサイトとしてReseachmap内にコミュニティ「量子情報処理プロジェクト」(非公開、招待制)を開設しております。このコミュニティでは、プロジェクト内の研究者や学生だけがアクセスでき、様々な最新情報を共有し、議論するための場を提供しております。
登録をご希望の方は、本プロジェクト事務宛(mail: )にご連絡下さい。
招待状を送付致します。

関連サイト

蔡 兆申教授(「超伝導量子コンピューター」グループリーダー)が「応用物理学会 第4回(2010年度)フェロー表彰 」を受賞しました。

2010年7月22日

応用物理学会フェロー表彰は、応用物理学会における継続的な活動を通じて応用物理学の発展に多大の貢献をした研究者を表彰するものです。
授賞式は、2010年9月14日から開催される2010年秋季講演会において行われる予定。

蔡 兆申教授の受賞コメント

「このたびは日本応用物理学会のフェロー表彰を受けることになり、誠に名誉なことであります。ジョセフソン接合という巨視的な物理系においてコヒーレントな状態操作に初めて成功した我々の成果が主な受賞理由です。私は過去30年以上にわたり一貫して、超伝導の巨視的量子効果、特にジョセフソン接合の物理に関する研究を続けてきました。私のささやかな研究成果が、このエキサイティングで美しい研究分野の進展に多少なりとも寄与できたことは大変うれしいことです。
この場を借りて、これまでに共同研究に参与してきた多くの方々に衷心の敬意を表したく思います。この賞は皆様と共同でいただいたとものと思っています。」

関連サイト:応用物理学会フェロー表彰

[最近の研究成果]
半導体スピン量子ビットの光パルス制御技術でブレークスルー

2010年4月

量子コンピューターを構築するためには、長時間量子情報を保存でき、しかも正確に量子情報を外部から制御できる量子ビット技術の開発が不可欠です。これまで、この2つの条件を満足する量子ビット技術としては、トラップイオン技術とジョセフソン素子技術の2つがありました。一方、半導体LSI技術や光通信技術という現代の情報処理・通信技術との整合性や大規模集積化を考えると、半導体素子を用いた量子ビット技術の実現が期待されます。しかしながら、半導体中の電子スピン量子ビットは、これまでデコヒーレンス時間が短く、量子演算エラーが大きいという欠点を有していました。
国立情報学研究所(NII)研究グループ(リーダー:山本喜久)は、半導体量子ドットにトラップされた単一電子スピンを数ピコ秒の極端光パルスを用いて制御することに成功していました(Nature 456, 218, 2008)が、その量子演算エラーは6~8%と大きく、これはトラップイオンの量子演算エラーに比べ、10倍も大きな値でした。また、1ゲート当りのデコヒーレンスレート(デコヒーレンスレート×ゲート時間)は、10-2であり、この値も、トラップイオンの1ゲート当りのデコヒーレンスレートに比べ、10,000倍も大きな値でした。
今回、NII研究グループは、量子ドットをモノリシックプレーナ共振器に閉じ込めることにより、制御光パルスパワーを1/300以下に減少させ、発熱によるデコヒーレンスや誤作動を抑圧し、電子スピンの量子演算エラーをトラップイオンの量子演算エラーと同等の1%前後に減少させることに成功しました。同時に、光スピンエコーと呼ばれる新しい手法を用いて1ゲート当りのデコヒーレンスレートも3×10-6という、イオントラップと同等の性能を持たせることに成功しました。
この成果はNature Photonics 4, 367 (2010)に掲載されました。

  • 図1(a): 今回の実験の原理。半導体量子ドットにトラップされた単一電子スピンに、2ピコ秒程度の時間幅を持つ光パルスを照射して、電子スピンを基底状態と励起状態の線形重ね合わせ状態に準備する。

  • 図1(b): 時間τの間、電子スピンを自由に回転させておいた後、第2の光パルスを照射し、電子スピンの向きを測定したところ、図に示すようなラムゼー干渉稿が観測された。このラムゼー干渉稿の明暗度(ビジビリティー)から、量子演算エラーは、1%前後と見積もられた。

  • 図2: 2つの光パルスのちょうど中間点に第3の光パルスを挿入し、第1パルスと第2パルスの間(τ1)にスピンへ作用した磁場ゆらぎと第2パルスと第3パルスの間(τ2)にスピンへ作用した磁場ゆらぎが互いに相殺してデコヒーレンスの要因を取り除いた。このようにした場合の干渉稿ビジビリティーは、図に示すように数マイクロ秒のオーダーまで存在することが確かめられた。

[最近の研究成果]
光を全反射する超伝導人工原子

2010年2月

開放した空間に存在する「自然原子」は、その種類によりそれぞれ異なった量子準位を持っています。自然原子へこの量子準位間のエネルギーに相当する光を外部から照射すると、照射光は原子に吸収・散乱されます。この現象は共鳴蛍光と呼ばれる量子光学の基本原理で、100年以上前から原子や分子の種類を特定するなどの重要な技術として利用されてきました。
一方、自然原子と同じように量子準位を備えた固体電子素子が1990年代から開発され、これを「人工原子」と呼んでいます。理研の研究グループ(リーダー:蔡 兆申)は、超伝導ループに超伝導ジョセフソン接合回路を用いた超伝導人工原子を1999年に実現し、これを量子情報処理における量子ビットとして利用する研究を展開しています。 この人工原子は自然原子と違って、半導体チップ上で実現した巨視的な固体電子素子であるため、例えばキャパシター、インダクタ、伝送線、共振回路など、ほかの電子素子と現在の微細加工技術を用いて簡単に強く結合させることが可能です。このたび研究グループは、たった1つの超伝導量子ビットを直径約1µm(マイクロメートル:1µmは10-6m)もある巨大な人工原子と見立て、アルミニウムでできた伝送線に結合するだけという極めて単純な固体電子素子を作製し、自然原子と光子が引き起こす相互作用と同様の量子光学現象を観測することに成功しました。この人工原子が自然原子と同様に光子を散乱させる「巨視的量子散乱」を引き起こし、入射したマイクロ波領域の光子をほぼ完全に反射する特異な現象を観測しました。自然原子での同様な実験と比較すると、自然原子は光との相互作用が弱いので、通常光はあまり散乱されず、反射される光の量は大変小さいのが普通です。
これらの成果はScience, 327, 840 (2010)に掲載されました。

  • 図1 超伝導人工原子を用いた新規量子光学デバイス
    超伝導人工原子(磁束量子ビット:赤矢印)をコプレナー型導波路(金薄膜でできている黄色部分)中に設置しています。量子ビットである人工原子(拡大図)はアルミニウム薄膜で構成していて、超伝導ループにジョセフソン接合を4つ挿入しています。矢印でこの人工原子の自由度である超伝道ループを貫く磁束の状態を模式的に示しました。

  • 図2 人工原子が示す巨視的量子散乱
    共振周波数(変調周波数0MHz近辺)で、入力のほとんど(94%)が反射することを観測しました。

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