SlideShare a Scribd company logo

どうやって量子コンピューターをつくるのか

高専カンファレンス 014-tokyoでしゃべった内容。 非常に偏った視点から量子コンピューターの現状と実現方法を説明。

1 of 17
Download to read offline
How to    How to    How to      How to    How to    How to    How to    How to
construct construct construct   construct construct construct construct construct
a quantum a quantum a quantum   a quantum a quantum a quantum a quantum a quantum
computer? computer? computer?   computer? computer? computer? computer? computer?
How to    How to    How to      How to    How to    How to    How to    How to
construct construct construct   construct construct construct construct construct
a quantum a quantum a quantum   a quantum a quantum a quantum a quantum a quantum
computer? computer? computer?   computer? computer? computer? computer? computer?
How to    How to    How to      How to    How to    How to    How to    How to
construct construct construct   construct construct construct construct construct
a quantum a quantum a quantum   a quantum a quantum a quantum a quantum a quantum
computer? computer? computer?   computer? computer? computer? computer? computer?
How to    How to    How to      How to    How to    How to    How to    How to
construct construct construct   construct construct construct construct construct
a quantum a quantum a quantum   a quantum a quantum a quantum a quantum a quantum
computer? computer? computer?   computer? computer? computer? computer? computer?
How to    How to    How to      How to    How to    How to    How to    How to
construct construct construct   construct construct construct construct construct
a quantum a quantum a quantum   a quantum a東京高専情報工学科卒
                                            quantum a quantum a quantum a quantum
computer? computer? computer?   computer? computer? computer? computer? computer?
How to    How to    How to        東京工業大学理学部物理学科 to
                                How to    How to    How to    How to    How
construct construct construct              中本 顕正 @nakamot0
                                construct construct construct construct construct
a quantum a quantum a quantum   a quantum a quantum a quantum a quantum a quantum
computer? computer? computer?   computer? computer? computer? computer? computer?
10 Qbits 程度のものしか作られていない

いろいろな方法でアプローチしている
 超伝導
 光
 イオン
 冷却原子

ビット数が少なすぎるよね。
Abstract


  光格子トラップされた中性原子の

  光学遷移をつかって

  拡張性のある量子計算機

                をつくろう!!
λ = 532nm,


Optical lattice




                             10 μK




                  266nm




                     原子の温度 100 nK
Neutral atoms
                核スピン
  171Yb          I=1/2




                         [Xe]4f146s2
Ultra Narrow Optical Transition



          1P       J=1, L=1, S=0
            1
                   τ = 5.5 ns
                                    3P    J=2, L=1, S=1   τ = 15 s
                                      2
                                    3P    J=1, L=1, S=1   τ = 875 ns
399nm                                 1
                    507nm           3P    J=0, L=1, S=1
                                      0
                        556nm
                            578nm


 1S        J=0, L=0, S=0
      0

Recommended

2012年ノーベル物理学賞解説
2012年ノーベル物理学賞解説2012年ノーベル物理学賞解説
2012年ノーベル物理学賞解説Akimasa Nakamoto
 
貴金属ナノ粒子
貴金属ナノ粒子貴金属ナノ粒子
貴金属ナノ粒子y_ooki
 
原子力発電の廃炉コスト
 原子力発電の廃炉コスト  原子力発電の廃炉コスト
原子力発電の廃炉コスト Kazuhide Fukada
 
物理ベースの絵作りのための基礎
物理ベースの絵作りのための基礎物理ベースの絵作りのための基礎
物理ベースの絵作りのための基礎fumoto kazuhiro
 
Kira Cafe 放射線物理学の立場から見る原子力発電
Kira Cafe 放射線物理学の立場から見る原子力発電Kira Cafe 放射線物理学の立場から見る原子力発電
Kira Cafe 放射線物理学の立場から見る原子力発電Hiromi Ogawa
 

More Related Content

What's hot

物性化学#1
物性化学#1物性化学#1
物性化学#1TomoyaK
 
ディジタル信号処理 試験解説 2013年実施分
ディジタル信号処理 試験解説 2013年実施分ディジタル信号処理 試験解説 2013年実施分
ディジタル信号処理 試験解説 2013年実施分dsp_kyoto_2014
 
研究内容詳細資料(ポスター形式)
研究内容詳細資料(ポスター形式)研究内容詳細資料(ポスター形式)
研究内容詳細資料(ポスター形式)卓哉 西尾
 
有機結晶学会_多段階熱退色制御
有機結晶学会_多段階熱退色制御有機結晶学会_多段階熱退色制御
有機結晶学会_多段階熱退色制御SawadaKenzo
 
招待講演(鶴岡)
招待講演(鶴岡)招待講演(鶴岡)
招待講演(鶴岡)nozomuhamada
 
ウェーブレット変換の基礎と応用事例:連続ウェーブレット変換を中心に
ウェーブレット変換の基礎と応用事例:連続ウェーブレット変換を中心にウェーブレット変換の基礎と応用事例:連続ウェーブレット変換を中心に
ウェーブレット変換の基礎と応用事例:連続ウェーブレット変換を中心にRyosuke Tachibana
 
電気基礎実験Iii c.電子回路(変調・復調回路)
電気基礎実験Iii c.電子回路(変調・復調回路)電気基礎実験Iii c.電子回路(変調・復調回路)
電気基礎実験Iii c.電子回路(変調・復調回路)Kentaro Miyazaki
 

What's hot (8)

物性化学#1
物性化学#1物性化学#1
物性化学#1
 
ディジタル信号処理 試験解説 2013年実施分
ディジタル信号処理 試験解説 2013年実施分ディジタル信号処理 試験解説 2013年実施分
ディジタル信号処理 試験解説 2013年実施分
 
研究内容詳細資料(ポスター形式)
研究内容詳細資料(ポスター形式)研究内容詳細資料(ポスター形式)
研究内容詳細資料(ポスター形式)
 
有機結晶学会_多段階熱退色制御
有機結晶学会_多段階熱退色制御有機結晶学会_多段階熱退色制御
有機結晶学会_多段階熱退色制御
 
招待講演(鶴岡)
招待講演(鶴岡)招待講演(鶴岡)
招待講演(鶴岡)
 
ウェーブレット変換の基礎と応用事例:連続ウェーブレット変換を中心に
ウェーブレット変換の基礎と応用事例:連続ウェーブレット変換を中心にウェーブレット変換の基礎と応用事例:連続ウェーブレット変換を中心に
ウェーブレット変換の基礎と応用事例:連続ウェーブレット変換を中心に
 
36_200
36_20036_200
36_200
 
電気基礎実験Iii c.電子回路(変調・復調回路)
電気基礎実験Iii c.電子回路(変調・復調回路)電気基礎実験Iii c.電子回路(変調・復調回路)
電気基礎実験Iii c.電子回路(変調・復調回路)
 

Similar to どうやって量子コンピューターをつくるのか

量子コンピュータで量子化学のfullCIが超高速になる(かも
量子コンピュータで量子化学のfullCIが超高速になる(かも量子コンピュータで量子化学のfullCIが超高速になる(かも
量子コンピュータで量子化学のfullCIが超高速になる(かもMaho Nakata
 
CMSI計算科学技術特論A (2015) 第14回 量子化学計算の大規模化1
CMSI計算科学技術特論A (2015) 第14回 量子化学計算の大規模化1CMSI計算科学技術特論A (2015) 第14回 量子化学計算の大規模化1
CMSI計算科学技術特論A (2015) 第14回 量子化学計算の大規模化1Computational Materials Science Initiative
 
The Innovations accelerated by Computational Study コンピュータサイエンスにより加速する新しい産業創出
The Innovations accelerated by Computational Study コンピュータサイエンスにより加速する新しい産業創出The Innovations accelerated by Computational Study コンピュータサイエンスにより加速する新しい産業創出
The Innovations accelerated by Computational Study コンピュータサイエンスにより加速する新しい産業創出SATOH daisuke, Ph.D.
 
X tapp lecture_20140226
X tapp lecture_20140226X tapp lecture_20140226
X tapp lecture_20140226xTAPP
 
20030203 doctor thesis_presentation_makotoshuto
20030203 doctor thesis_presentation_makotoshuto20030203 doctor thesis_presentation_makotoshuto
20030203 doctor thesis_presentation_makotoshutoMakoto Shuto
 
充足可能性問題のいろいろ
充足可能性問題のいろいろ充足可能性問題のいろいろ
充足可能性問題のいろいろHiroshi Yamashita
 
Decomposition, combustion, detonation,_synthetic,_analytical,_crystallographi...
Decomposition, combustion, detonation,_synthetic,_analytical,_crystallographi...Decomposition, combustion, detonation,_synthetic,_analytical,_crystallographi...
Decomposition, combustion, detonation,_synthetic,_analytical,_crystallographi...uedalab
 
[DL Hacks] Deterministic Variational Inference for RobustBayesian Neural Netw...
[DL Hacks] Deterministic Variational Inference for RobustBayesian Neural Netw...[DL Hacks] Deterministic Variational Inference for RobustBayesian Neural Netw...
[DL Hacks] Deterministic Variational Inference for RobustBayesian Neural Netw...Deep Learning JP
 
博士論文公聴会(完全版)
博士論文公聴会(完全版)博士論文公聴会(完全版)
博士論文公聴会(完全版)Hayato Shimabukuro
 
カーネル VM懇親会LT
カーネル VM懇親会LTカーネル VM懇親会LT
カーネル VM懇親会LTcosmo0920
 
20181214 clebsch gordan_mizuta
20181214 clebsch gordan_mizuta20181214 clebsch gordan_mizuta
20181214 clebsch gordan_mizutaRei Mizuta
 
【DL輪読会】DiffRF: Rendering-guided 3D Radiance Field Diffusion [N. Muller+ CVPR2...
【DL輪読会】DiffRF: Rendering-guided 3D Radiance Field Diffusion [N. Muller+ CVPR2...【DL輪読会】DiffRF: Rendering-guided 3D Radiance Field Diffusion [N. Muller+ CVPR2...
【DL輪読会】DiffRF: Rendering-guided 3D Radiance Field Diffusion [N. Muller+ CVPR2...Deep Learning JP
 
Introduction qc
Introduction qcIntroduction qc
Introduction qckoutarmiur
 
[DL輪読会]Neural Ordinary Differential Equations
[DL輪読会]Neural Ordinary Differential Equations[DL輪読会]Neural Ordinary Differential Equations
[DL輪読会]Neural Ordinary Differential EquationsDeep Learning JP
 
電子情報通信学会 2012年総合大会 電力問題へのさまざまなアプローチ「人工知能的アプローチ」 講演資料
電子情報通信学会 2012年総合大会 電力問題へのさまざまなアプローチ「人工知能的アプローチ」 講演資料電子情報通信学会 2012年総合大会 電力問題へのさまざまなアプローチ「人工知能的アプローチ」 講演資料
電子情報通信学会 2012年総合大会 電力問題へのさまざまなアプローチ「人工知能的アプローチ」 講演資料Tadahiro Taniguchi
 

Similar to どうやって量子コンピューターをつくるのか (20)

量子コンピュータで量子化学のfullCIが超高速になる(かも
量子コンピュータで量子化学のfullCIが超高速になる(かも量子コンピュータで量子化学のfullCIが超高速になる(かも
量子コンピュータで量子化学のfullCIが超高速になる(かも
 
CMSI計算科学技術特論A (2015) 第14回 量子化学計算の大規模化1
CMSI計算科学技術特論A (2015) 第14回 量子化学計算の大規模化1CMSI計算科学技術特論A (2015) 第14回 量子化学計算の大規模化1
CMSI計算科学技術特論A (2015) 第14回 量子化学計算の大規模化1
 
The Innovations accelerated by Computational Study コンピュータサイエンスにより加速する新しい産業創出
The Innovations accelerated by Computational Study コンピュータサイエンスにより加速する新しい産業創出The Innovations accelerated by Computational Study コンピュータサイエンスにより加速する新しい産業創出
The Innovations accelerated by Computational Study コンピュータサイエンスにより加速する新しい産業創出
 
X tapp lecture_20140226
X tapp lecture_20140226X tapp lecture_20140226
X tapp lecture_20140226
 
20030203 doctor thesis_presentation_makotoshuto
20030203 doctor thesis_presentation_makotoshuto20030203 doctor thesis_presentation_makotoshuto
20030203 doctor thesis_presentation_makotoshuto
 
Modylas講習会
Modylas講習会Modylas講習会
Modylas講習会
 
充足可能性問題のいろいろ
充足可能性問題のいろいろ充足可能性問題のいろいろ
充足可能性問題のいろいろ
 
Decomposition, combustion, detonation,_synthetic,_analytical,_crystallographi...
Decomposition, combustion, detonation,_synthetic,_analytical,_crystallographi...Decomposition, combustion, detonation,_synthetic,_analytical,_crystallographi...
Decomposition, combustion, detonation,_synthetic,_analytical,_crystallographi...
 
[DL Hacks] Deterministic Variational Inference for RobustBayesian Neural Netw...
[DL Hacks] Deterministic Variational Inference for RobustBayesian Neural Netw...[DL Hacks] Deterministic Variational Inference for RobustBayesian Neural Netw...
[DL Hacks] Deterministic Variational Inference for RobustBayesian Neural Netw...
 
博士論文公聴会(完全版)
博士論文公聴会(完全版)博士論文公聴会(完全版)
博士論文公聴会(完全版)
 
カーネル VM懇親会LT
カーネル VM懇親会LTカーネル VM懇親会LT
カーネル VM懇親会LT
 
Ieice中国地区
Ieice中国地区Ieice中国地区
Ieice中国地区
 
CMSI神戸ハンズオン Feram講習会
CMSI神戸ハンズオン Feram講習会CMSI神戸ハンズオン Feram講習会
CMSI神戸ハンズオン Feram講習会
 
20181214 clebsch gordan_mizuta
20181214 clebsch gordan_mizuta20181214 clebsch gordan_mizuta
20181214 clebsch gordan_mizuta
 
【DL輪読会】DiffRF: Rendering-guided 3D Radiance Field Diffusion [N. Muller+ CVPR2...
【DL輪読会】DiffRF: Rendering-guided 3D Radiance Field Diffusion [N. Muller+ CVPR2...【DL輪読会】DiffRF: Rendering-guided 3D Radiance Field Diffusion [N. Muller+ CVPR2...
【DL輪読会】DiffRF: Rendering-guided 3D Radiance Field Diffusion [N. Muller+ CVPR2...
 
CMSI計算科学技術特論B(13) 大規模量子化学計算(2)
CMSI計算科学技術特論B(13) 大規模量子化学計算(2)CMSI計算科学技術特論B(13) 大規模量子化学計算(2)
CMSI計算科学技術特論B(13) 大規模量子化学計算(2)
 
Introduction qc
Introduction qcIntroduction qc
Introduction qc
 
[DL輪読会]Neural Ordinary Differential Equations
[DL輪読会]Neural Ordinary Differential Equations[DL輪読会]Neural Ordinary Differential Equations
[DL輪読会]Neural Ordinary Differential Equations
 
CMSI計算科学技術特論B(8) オーダーN法1
 CMSI計算科学技術特論B(8) オーダーN法1 CMSI計算科学技術特論B(8) オーダーN法1
CMSI計算科学技術特論B(8) オーダーN法1
 
電子情報通信学会 2012年総合大会 電力問題へのさまざまなアプローチ「人工知能的アプローチ」 講演資料
電子情報通信学会 2012年総合大会 電力問題へのさまざまなアプローチ「人工知能的アプローチ」 講演資料電子情報通信学会 2012年総合大会 電力問題へのさまざまなアプローチ「人工知能的アプローチ」 講演資料
電子情報通信学会 2012年総合大会 電力問題へのさまざまなアプローチ「人工知能的アプローチ」 講演資料
 

どうやって量子コンピューターをつくるのか

  • 1. How to How to How to How to How to How to How to How to construct construct construct construct construct construct construct construct a quantum a quantum a quantum a quantum a quantum a quantum a quantum a quantum computer? computer? computer? computer? computer? computer? computer? computer? How to How to How to How to How to How to How to How to construct construct construct construct construct construct construct construct a quantum a quantum a quantum a quantum a quantum a quantum a quantum a quantum computer? computer? computer? computer? computer? computer? computer? computer? How to How to How to How to How to How to How to How to construct construct construct construct construct construct construct construct a quantum a quantum a quantum a quantum a quantum a quantum a quantum a quantum computer? computer? computer? computer? computer? computer? computer? computer? How to How to How to How to How to How to How to How to construct construct construct construct construct construct construct construct a quantum a quantum a quantum a quantum a quantum a quantum a quantum a quantum computer? computer? computer? computer? computer? computer? computer? computer? How to How to How to How to How to How to How to How to construct construct construct construct construct construct construct construct a quantum a quantum a quantum a quantum a東京高専情報工学科卒 quantum a quantum a quantum a quantum computer? computer? computer? computer? computer? computer? computer? computer? How to How to How to 東京工業大学理学部物理学科 to How to How to How to How to How construct construct construct 中本 顕正 @nakamot0 construct construct construct construct construct a quantum a quantum a quantum a quantum a quantum a quantum a quantum a quantum computer? computer? computer? computer? computer? computer? computer? computer?
  • 2. 10 Qbits 程度のものしか作られていない いろいろな方法でアプローチしている 超伝導 光 イオン 冷却原子 ビット数が少なすぎるよね。
  • 3. Abstract 光格子トラップされた中性原子の 光学遷移をつかって 拡張性のある量子計算機 をつくろう!!
  • 4. λ = 532nm, Optical lattice 10 μK 266nm 原子の温度 100 nK
  • 5. Neutral atoms 核スピン 171Yb I=1/2 [Xe]4f146s2
  • 6. Ultra Narrow Optical Transition 1P J=1, L=1, S=0 1 τ = 5.5 ns 3P J=2, L=1, S=1 τ = 15 s 2 3P J=1, L=1, S=1 τ = 875 ns 399nm 1 507nm 3P J=0, L=1, S=1 0 556nm 578nm 1S J=0, L=0, S=0 0
  • 7. Quantum Computer 重ね合わせにより特定の計算クラスに対して、 計算速度が圧倒的に速い 因数分解 検索 量子シミュレーション つまり、古典計算機と量子計算機は それぞれ得意な計算を分業して利用する!! 詳しくはQuantum Algorithm Zooなどを参照
  • 8. DiVincenzo criteria DiVincenzoの量子計算機の5つの条件 拡張可能性 (簡単にビット数を増やせるよ) 初期化能力 (メモリの初期化ができるよ) コヒーレント時間 (計算途中のデータが壊れないよ) 結果出力能力 (計算結果が観測できるよ) 計算万能性 (いろんな計算ができるよ)
  • 9. #1 Scalability 光格子で104個の量子ビットを格子状に並べることが可能! (NMRだと10量子ビット、イオントラップだと8量子ビット)
  • 10. #2 Initiability mF=-1/2 mF=+1/2 1P (F’=1/2) 1 J=1, L=1, S=0  1S J=0, L=0, S=0 mF=-1/2 mF=+1/2 0 励起準位の寿命 τ = 5.5ns
  • 11. レーザー冷却で #3 Long decoherence time 100 nK まで冷やすので 熱的ノイズも抑えられる 266 nm 電子スピンが中和しているため 核スピンの磁気双極子―双極子相互作用のみ影響 相互作用による時間発展は 2×107秒のオーダー 数秒の実験時間に対して十分長いとみなせる。
  • 12. #4 Individual addressing 磁場勾配により量子ビットごとに 共鳴周波数が違う 1 S ⇔ 3P 0 2 対象ビットのみを励起できる! 今、この部分を改良したものを研究中です。
  • 13. #5 Universal Quantum Computing 任意の量子回路は 1量子ビットユニタリー変換と制御NOTで構成することができる。
  • 14. #5 Universal Quantum Computing 論理回路でのNOT素子みたいなもの 4準位間遷移 mF=-3/2 mF=-1/2 mF=+1/2 mF=+3/2 3 P2 (F’=3/2) J=2, L=1, S=1 ※ 断熱消去により間の2準位は無視できる。
  • 15. #5 Universal Quantum Computing 論理回路でのXOR素子みたいなもの A B A’ B’ 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 0 双極子―双極子相互作用により π偏光で遷移する角周波数が異なる
  • 16. Conclusion 光格子中の中性原子をもちいることにより、 大量の量子ビットを扱うことができる。 個別量子ビットへのアクセスが可能となる。 基底状態と励起状態のスイッチングにより 長いコヒーレンス時間と演算の簡便性を両立で きる。 質問は懇親会等で!!!!