요코하마 국립 대학의 코사카 히데오 교수 등의 연구 그룹은 다이아몬드 중의 질소 공공 중심에 있는 전자나 핵자의 스핀을 양자 비트로서 이용해, 실온의 완전 무자장 하에서, 조작 에러나 환경 노이즈에 내성을 가지고 자유자재로 다양자 조작을 할 수 있는 만능한 양자 게이트 조작에 세계에서 처음으로 성공했다.실온 만능 양자 컴퓨터의 실현이 기대된다.
양자 컴퓨터나 양자 암호 통신의 실현에는 양자 비트(양자 정보 처리의 기본 단위)의 취약성의 극복이 과제였지만, 다이아몬드 중의 질소 공공 중심(NV 중심: 탄소 원자를 치환한 질소 원자와 , 탄소 원자가 하나 결손된 공공이 인접한 구조)에 존재하는 스핀 양자 비트는, 조작의 정확성이나 정보 유지 시간의 관점에서 유망시되고 있었다.
연구에서는 자기장을 완전히 제거하고 에너지 차이가없는 상향 및 하향 스핀을 양자 비트로 사용했습니다.에너지차가 없기 때문에 조작이 곤란해지지만, 조작 에러나 환경 노이즈에 내성이 있다.연구그룹은 실온에서도 안정된 NV 중심에 있는 스핀 양자 비트에, 2개의 직교한 와이어로부터 「편광된 마이크로파」를 인가하여 기하학적으로 양자 조작하는 것을 제안해, 양자 게이트 조작( 양자 정보의 연산 기본 단위)의 실험에 성공했다. "기하학 양자 비트"로 명명 된이 스핀 양자 비트 조작 기술은 문제 인 오류를 제거하여 조작 정밀도의 한계를 실질적으로 제거 할 수 있습니다.
이번 성과는 실온에서 동작하는 만능 양자 컴퓨터나 양자 시뮬레이터, 이것들을 양자 암호 통신으로 네트워크 접속하기 위해서 불가결한 양자 중계(광자가 닿지 않는 먼 곳에 양자 정보를 보내는 수단)나 양자 센싱, 양자 계측, IoT 보안 디바이스 등 모든 양자 정보 소자의 실현에 길을 개척할 것으로 기대된다.
