量子レベルで原子核の動きを制御する技術が量子情報の保存を改善

Tokyoオランダのデルフト工科大学の研究者たちは、原子の核内の運動を制御することに成功し、量子情報の記録に進展を遂げました。彼らは、単一のチタン47 (Ti-47)原子に注目しました。この原子は、チタン48より中性子が1つ少ないため、わずかに磁性を持っています。この磁性は「スピン」と呼ばれ、量子情報の保存に重要である可能性があります。

原子核は通常、環境から孤立しており、電子から離れた場所に存在します。しかし、「超微細相互作用」と呼ばれるプロセスを通じて、核スピンは電子スピンの影響を受けることがあります。このプロセスが機能するには、非常に小さく正確な磁場が必要です。

この研究は次のような重要な点を強調しています。

研究者たちは、電子スピンを混乱させるために電圧パルスを使用しました。核と電子は、ごく短いマイクロ秒の間、一緒に回転しました。この相互作用は、走査型トンネル顕微鏡を用いて綿密に監視されました。計算によれば、この相互作用中に量子情報は失われていないことが示されました。

研究チームのリーダーであるサンダー・オッテは、この極めて微細なスケールで物質に影響を与えることができるのは理論にとどまらないと述べました。それは量子情報の保存に役立つかもしれません。

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量子情報を原子核に保存することで、外部の干渉からその情報を守ることができます。これにより、量子コンピューティングシステムはより安全で安定したものになります。量子情報は極めてデリケートであり、外部要因によって簡単に失われたり、損なわれたりする可能性があります。情報を原子核内に保管することで、こうした問題を軽減できます。

この発見はシュレーディンガーの量子力学に関する予測を裏付け、現実世界の量子コンピュータの発展を促進します。電子と原子核のスピンを正確に管理することにより、研究者は新たな方法で量子計算を実行し、データの安全な保護を実現できます。

ルーカス・フェルドマンの博士課程研究における重要な貢献により、これらの操作が非常に敏感であることが明らかになった。彼は、超微細相互作用が特定の磁場範囲内でのみ機能することを指摘した。

この実験は、人間が物質を量子レベルで制御できることを示しています。これは量子情報の保存において重要な進歩をもたらす可能性があります。この進展は、実用的な量子コンピュータの開発にとって不可欠であり、将来的にデータの保存と処理の方法を変えることになるかもしれません。