JP4010362B2 - 量子チューリング機械 - Google Patents
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Description
この発明では、超伝導体の複数のバンドの各々に存在する超伝導秩序パラメーター間の位相差を利用して作った量子ビットで、量子チューリング機械を構成している。この超伝導秩序パラメータ間の位相差の利用は、ここでは例えば複数種類の超伝導電子間に生じる位相差ソリトンSの利用である。
(1)1量子ビットに任意のユニタリ変換が施せること
(2)2量子ビットで、制御NOTゲートを構成できること
の2点である(西野哲郎著、岩波講座、物理の世界、「量子コンピューターと量子暗号」2002年3月15日発行、ISBN4−00−011159−0、第36頁参照)。この2点を満たす量子チューリング機械を、上記した局在化ソリトンSを使って構成した量子ビットで実現した。その例を以下に示す。
B 量子ビット
C 電線
M 相互作用リング
N バランスリング
R0 リング
R1 リング本体
R10 補助リング
RL 第1補助リング
RR 第2補助リング
S バンド間位相差ソリトン
SW リングRのスイッチ
SW1 第1補助リングRLのスイッチ
SW2 第2補助リングRRのスイッチ
SW3 バランスリングNのスイッチ
SW4 相互作用リングMのスイッチ
W1 井戸状部分
W2 井戸状部分
Claims (7)
- 超伝導体を用いて形成した量子チューリング機械において、
上記超伝導体の複数のバンドの各々に存在する、複数種類の超伝導電子間に生じる位相差ソリトンを利用して作った量子ビットで構成し、
上記量子ビットは、
上記超伝導体で形成した線状回路本体と、
上記線状回路本体の少なくとも2箇所に径を細くして形成した井戸状部分と、
を備える線状回路に、位相差ソリトンを局在化させることで構成する、
ことを特徴とする量子チューリング機械。 - 超伝導体を用いて形成した量子チューリング機械において、
上記超伝導体の複数のバンドの各々に存在する、複数種類の超伝導電子間に生じる位相差ソリトンを利用して作った量子ビットで構成し、
上記量子ビットは、
上記超伝導体で形成したリング本体と、
上記リング本体の少なくとも2箇所に径を細くして形成した井戸状部分と、
を備えるリングに、位相差ソリトンを局在化させることで構成する、
ことを特徴とする量子チューリング機械。 - 上記2つの井戸状部分のうち、第1の井戸状部分をその一部に有する第1の補助リングをリングに付加し、第2の井戸状部分をその一部に有する第2の補助リングをリングに付加するとともに、リングと第1の補助リングと第2の補助リングの各々にスイッチを設けて量子ビットを構成する、請求項2に記載の量子チューリング機械。
- 上記リングに位相差ソリトンを局在させ、第1の補助リングおよび第2の補助リングの各スイッチの操作により、量子ビットのユニタリ変換を実現する、請求項3に記載の量子チューリング機械。
- 上記量子ビットのユニタリ変換は、先ずリングの中に、位相差ソリトンによる位相スリップに相当する磁場をかけながらそのリングのスイッチをオンしてリングに位相差ソリトンを作り、次に第1、第2の補助リングの何れか一方の選択補助リングのスイッチをオンし、その選択補助リングの中に外場としての磁束を入れ、その後選択補助リングのスイッチをオフし、所定時間経過後再度オンすることにより行われる、請求項4に記載の量子チューリング機械。
- 上記量子ビットを2つ並列に配置し、一方の量子ビットの第1の補助リングに、スイッチを備えたバランスリングを重ね合わせ、さらに一方の量子ビットの第2の補助リングと他方の量子ビットの第2の補助リングとの双方に渡って、スイッチを備えた相互作用リングを重ね合わせて、2量子ビット間の制御NOTゲートを構成する、請求項3に記載の量子チューリング機械。
- 上記2量子ビット間の制御NOTの演算は、先ず2つの量子ビットの各リングの中に、位相差ソリトンによる位相スリップに相当する磁場をかけながらその各リングのスイッチをオンして位相差ソリトンを作り、その後相互作用リングのスイッチをオンすることにより実行される、請求項6に記載の量子チューリング機械。
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