Research press release

ダイヤモンドキュービットの測定によるエンタングルメント

Nature Physics

Diamond qubits entangled by measurement

ダイヤモンド中の核スピンのエンタングルメントが、今週のNature Physicsオンライン版で報告されている。この知見は、室温で動作する固体量子コンピューターなどの量子技術に向けての技術的に重要な一歩となる。

エンタングルメントは量子技術に不可欠なリソースである。2つの量子系をエンタングルするには、その2つの系が相互作用していなければならない。しかし、量子状態はとても壊れやすく、環境から十分に分離される必要があり、理想的には外部との相互作用を持たないことが望ましい。その代わりに、結合特性を測定して、直接相互作用していない2つの量子系をエンタングルさせることもできる。エンタングルメントを生み出すためのこの見た目には単純なアイデアは、固体系で実行するのは難しいことがこれまでに示されていた。

窒素空孔中心は、ダイヤモンド格子内に自然にあるいは人工的に作られる欠陥であり、この窒素空孔中心を使って、室温で情報を量子自由度(電子スピンと核スピン)にエンコードし、情報処理のために操作できる。R Hansonたちは、電子スピンの測定を用いて、窒素空孔中心内の2つの核スピンをエンタングルさせた。この結果は、量子コンピューターの構築においてブレークスルーとなる可能性がある。

The entanglement of nuclear spins in diamond is reported in a paper published online this week in Nature Physics. These findings are an important technological step towards developing room-temperature solid-state quantum computers and other quantum technologies.

Entanglement is an essential resource for quantum technologies. To entangle two quantum systems, they should interact with each other. But quantum states are very fragile and need to be well isolated from the environment, ideally having no external interactions. Alternatively, the measurement of a joint property can entangle two quantum systems that do not interact with each other directly. This deceptively simple idea for creating entanglement has so far proved hard to implement in solid-state systems.

In nitrogen-vacancy centres, which are naturally or artificially created defects in the diamond lattice, information can be encoded in the quantum degrees of freedom (electron and nuclear spins) and manipulated for information processing at room temperature. Ronald Hanson and colleagues used measurements of the electron spin to entangle two nuclear spins in a nitrogen-vacancy centre. This could be a breakthrough in building quantum computers.

doi: 10.1038/nphys2444

「注目のハイライト」は、ネイチャー広報部門が報道関係者向けに作成したプレスリリースを翻訳したものです。より正確かつ詳細な情報が必要な場合には、必ず原著論文をご覧ください。

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