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量子力学の性质を利用した计算机（量子计算机）の実现に向けてさまざまな情报素子が开発されています。量子计算で扱われる情报の基本単位は量子ビットと呼ばれていますが、それを构成する物理単位として量子ドット中の电子スピンは有力な候补です。すでに几つかの研究机関で电子スピンの量子ビットが実现されています。

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一方、量子计算机の动作を担う论理演算には、2つの量子ビットが互いに相関を持つ「量子もつれ」と呼ばれる性质を制御する技术が必要です。しかし、电子スピンの量子ビットでは、これまで実现例はありませんでした。

东京大学大学院工学系研究科の樽茶清悟教授らは、今回初めて「量子もつれ」の制御に成功し、量子计算机の论理演算に必要な动作を确认しました。

研究グループは、微小磁石を取り付けた2つの半导体量子ドットにおいて、电子スピンの量子ビットの操作（＝スピンの回転操作）と、2つの电子スピンの相互作用（交换结合）の操作を组み合わせることにより、「量子もつれ」の制御を実现しました。

量子计算机を现実的に働かせるにはまだ多くの研究が必要ですが、今回の成果により、量子计算の特长とする论理演算の高速性と超并列処理の有用性を评価できる技术レベルに近づいてきました。この研究は狈罢罢物性科学基础研究所との共同研究として行われました。

论文情报

R. Brunner, Y.-S. Shin1, T. Obata, M. Pioro-Ladri?re, T. Kubo, K. Yoshida, T. Taniyama, Y. Tokura, and S. Tarucha,
“Two-qubit gate of combined single spin rotation and inter-dots spin exchange in a double quantum dot”,?
Physical Review Letters 107 (2011) doi:10.1103/PhysRevLett.107.146801
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