分子スピン量子計算におけるエンタングルメント生成とデコヒーレンス抑制

分子自旋量子计算中的纠缠生成和退相干抑制

基本信息

批准号：
07F07329
负责人：
中原幹夫
金额：
$ 1.28万
依托单位：
Kinki University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2009
项目状态：
已结题

项目摘要

今年度も昨年度に引き続き、分子スピン系、特に電子・核スピン二重共鳴(ENDOR)のサンプル中のスピン系におけるエンタングルメント、及び非古典的相関に関する研究を行った。これらについては個々に以下で概説する。また、我々が考案したデコヒーレンスのモデルについて、Motional Narrowingとの関連をより詳細に論じた[論文5]。(i)現実的な量子情報処理を分子スピン系で行うには、純度の高い初期状態や大きな度合いのエンタングルメントを要求しない設計が肝要である。そのような設計に役立てるため、量子情報処理の過程でデコヒーレンスがある場合、エンタングルメントの量と非古典相関の量が、どのように時間発展するのか調べてきた。量子超高密度符号においては、エンタングルメントが存在しない温度下でも適当な条件の下で正しい復号が可能であるが、符号化・復号化の過程で非古典相関の変動が顕著に見られることを明らかにした[発表3,6]。これは非古典的相関が量子資源となっていることを示唆している。(ii)また、ENDORなどの分子スピンアンサンブル系での実験的な非古典的相関の検出を簡素化するために、非古典的相関のウィットネスと呼ばれる観測演算子を定義し、それを各スピンの偏極率演算子と非局所的なユニタリー変換に分解する手法を提示した[発表4,7及びプレプリントarXiv:0911.3460(quant-ph)]。これらの成果は量子情報処理の実装に資するものであり、とりわけ分子スピン系のバルクアンサンブル系としての特性を活用することを可能としている。

继去年之后，今年我们对分子自旋系统中的纠缠和非经典相关性进行了研究，特别是电子-核自旋双共振（ENDOR）样品中的自旋系统。下面分别概述了这些内容。我们还更详细地讨论了我们设计的退相干模型和运动窄化之间的关系 [论文 5]。（i）为了在分子自旋系统中进行现实的量子信息处理，重要的是设计不需要高纯度的初始状态或大程度的纠缠。为了帮助这种设计，我们研究了当量子信息处理过程中存在退相干时，纠缠和非经典相关性的数量如何随时间演变。在量子超高密度码中，即使在不存在纠缠的温度下，在适当的条件下也可以进行正确的解码，但事实证明，在编码和解码过程中，非经典相关性的波动是明显的[演示文稿3]。和6]。这表明非经典相关性已成为一种量子资源。 (ii) 此外，为了简化分子自旋系综系统（如 ENDOR）中实验非经典相关性的检测，我们定义了一个称为非经典相关见证的观察算子，并将其应用于每个自旋。我们提出了一种分解方法极化算子和非局部酉变换[演示文稿 4 和 7 以及预印本 arXiv:0911.3460 (quant-ph)]。这些结果有助于量子信息处理的实现，特别是使得利用分子自旋系统作为体系综系统的特性成为可能。