量子情報科学：2個の量子ビットの最大限にもつれた定常状態の散逸的生成

量子もつれ状態は、基礎的な量子物理学、量子暗号、量子計算の重要なリソースである。これまで、制御されたユニタリー過程である量子ゲートを量子系に導入することが、決定論的に量子もつれを生成するのに最も広く使われる方法であった。こうした過程では、高忠実度状態を作成し、系と環境の間の結合や系のパラメーターの不完全な制御から必然的に生じるデコヒーレンスを最小にする必要がある。今回我々は、ユニタリー過程と人工的な散逸を組合せて、2個の捕獲イオン量子ビット（キュービット）の近似的なベル状態を、初期状態とは独立に、決定論的に生成し安定化した。原子集団の散逸的量子もつれや捕獲イオンに対する複数の時間依存ゲートシーケンスの適用が関与するこれまでの研究と比べると、我々は、原子状態の光ポンピングに類似した連続的な時間非依存方式で捕獲イオンキュービットを使って、我々の組み合わせ過程を実行している。この系を定常状態に向けて連続的に駆動すると、実験ノイズやデコヒーレンスが存在する場合でも量子もつれが安定化された。今回の2個のキュービットのもつれた定常状態の実証結果は、散逸状態の操作、散逸的量子計算、散逸的相転移に向けた一歩となる。この方法に従うと、環境との結合の操作をさまざまな実験系に適用して、望みどおりの量子ダイナミクスや定常状態を実現できる可能性がある。実際、この研究と同時に、2個の超伝導キュービットのもつれた定常状態が散逸を使って実証された。

目次へ戻る