井元 信之

グローバル量子ネットワーク

研究代表者

井元 信之

主たる共同研究者

小芦 雅斗	東京大学 大学院工学系研究科　教授
玉木 潔	富山大学 学術研究部工学系　教授
三木 茂人	情報通信研究機構 未来ICT研究所　主任研究員
向井 哲哉	日本電信電話（株） ＮＴＴ物性科学基礎研究所　主任研究員

研究概要

本研究は、光と長寿命量子メモリの間に高度に制御された量子もつれを形成し、光ファイバーを用いた量子通信を介して遠隔配置量子メモリ間の量子もつれに転換し、それにより量子プロトコルを実行する量子通信システムを実現する。そのために、これまで独立に研究されてきた光量子通信と物質量子メモリのテクノロジーおよび量子情報理論を深化し融合する。このような遠隔量子通信の高度な制御により、量子中継に代表されるグローバル量子通信の新技術シーズを生み出す。

北川 勝浩

室温超核偏極と量子符号化による超高感度生体MRI／NMR

研究代表者

北川 勝浩

主たる共同研究者

有川 安信	大阪大学 レーザー科学研究所　講師
塚本 眞幸	名古屋大学 大学院情報学研究科　講師
森田 靖	愛知工業大学 工学部　教授
吉岡 芳親	大阪大学 大学院生命機能研究科　特任教授（常勤）

研究概要

本研究は、室温で核スピンの向きを揃えて高感度化するトリプレットDNP（光励起三重項電子を用いた動的核偏極）、緩和による信号減衰を抑える量子鈍感符号化、興味対象の情報を強調させる量子敏感符号化の3つの量子技術を駆使して、核磁気共鳴（NMR）と核磁気共鳴画像法（MRI）の感度を飛躍的に向上させる。それらによって従来困難であった生体内の微量分子の代謝やダイナミクスを可視化できる革新的技術を創出し、生命科学や医療にブレークスルーをもたらすことを目指す。

高橋 義朗

冷却原子の高度制御に基づく革新的光格子量子シミュレーター開発

研究代表者

高橋 義朗

主たる共同研究者

段下 一平

近畿大学 理工学部　准教授

研究概要

光格子中に導入された超低温の原子集団を対象として、個別量子測定・制御能力を備えた革新的量子シミュレーターの基盤技術の創出を目指します。量子多体系のグローバルな量子測定・制御である量子シミュレーション技術を深化させるとともに、量子多体系を構成する個々の量子である単一原子に対しての量子フィードバック制御などの最先端の量子操作技術を融合させることにより、量子状態制御の物理の新しい源流を創出します。

竹内 繁樹

大強度広帯域周波数もつれ状態の実現と応用

研究代表者

竹内 繁樹

主たる共同研究者

岡 寿樹	北里大学 理学部　教授
徳田 勝彦	（株）島津製作所 基盤技術研究所　主任研究員
Hofmann Holger・F	広島大学 大学院先進理工系科学研究科　教授
横山 士吉	九州大学 先導物質化学研究所　教授

研究概要

広帯域周波数量子もつれ光とは、2つの光子が、それぞれ広い周波数帯域（エネルギー）にわたり存在する状態です。本プロジェクトでは、導波路型チャープ擬似位相整合素子や窒化シリコンリング共振器を用い、広帯域周波数量子もつれ光を大量に発生する光源を開発します。また、開発した光源により、1μm以下の超高分解能をもつ、量子・古典ハイブリッド光断層撮影システムや、量子もつれ時間分解分光法など、あらたな量子光計測技術の実現を目指します。

樽茶 清悟

スピン量子計算の基盤技術開発

研究代表者

樽茶 清悟

主たる共同研究者

小寺 哲夫	東京工業大学 工学院電気電子系　准教授
Loss Daniel	理化学研究所 創発物性科学研究センター　チームリーダー

研究概要

本研究では、電気制御量子ドットのスピンで作られる量子ビットと量子もつれを単位とする量子制御を高度化することにより、多重結合量子系の電子相関とダイナミクスの物理の探索と制御技術の開発を行う.具体的な内容としては、拡張性のある多重量子ドット構造の開発と多量子ビットもつれ操作の実現、誤り訂正をより現実的なものにするための量子ゲートの高忠実度化、雑音環境によるデコヒーレンス抑制等により、量子コンピュータの大規模化を研究する。

蔡 兆申

超伝導人工原子を使った光子ベースの量子情報処理

研究代表者

蔡 兆申

主たる共同研究者

寒川 誠二	東北大学 流体科学研究所　教授
Nori Franco	理化学研究所 開拓研究本部　主任研究員
日高 睦夫	産業技術総合研究所 デバイス技術研究部門　招聘研究員

研究概要

本提案では、超伝導人工原子と線形光学回路のそれぞれの長所を組み合わせ、革新的な量子コンピューティングのアーキテクチャを提示し、その基本動作の研究を進めるものです。この新規な大規模量子情報処理方式では、従来の量子コンピューターでのシステムのインフラストラクチャへの膨大なオーバーヘッドを低減し、回路構成を単純化し、且つ決定論的な量子情報処理を行うことが可能であります。