イオントラップ型量子コンピュータ

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出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2022/07/07 09:27 UTC 版)

CNOTゲートの実装

CNOT（制御NOT）ゲートと回転の組み合わせにより任意の量子ゲートを構成できることが知られているため^[7]、 CNOTゲートは量子計算にとって重要な構成要素である。イオントラップ型量子コンピュータがこの演算を実行できることが重要である。ただし、これは以下の三つの要件を満たす必要がある。

まず、トラップイオン量子コンピューターは、「任意の単一量子ビット回転」節ですでに説明した、量子ビットで任意の回転を実行できる必要がある。

CNOTの二つ目の要件は、制御された位相反転ゲートまたは制御Zゲートである（→量子論理ゲート）。イオントラップ型量子コンピュータでは、フォノン重心の状態が制御量子ビットとして機能し、イオンの内部原子スピン状態が作用対象の量子ビットである。フォノン量子ビットが $|1\rangle$ の場合に、対象の量子ビットの位相が反転する。

最後に、イオントラップ型CNOTゲートではイオン状態とフォノン状態の両方を用いるため、これら二つに作用するSWAPゲートを実装する必要がある^[1]。

他にCNOTゲートを表現する代替となる仕組みとしては、Chuangの「量子計算と量子情報」(Quantum Computation and Quantum Information)」、およびCiracとZollerの「冷却されたイオントラップによる量子計算」(Quantum Computation with Cold_trapped Ions)に示されている方法などがある ^[1]^[8]。

参考文献

^ ^a ^b ^c ^d ^e ^f ^g ^h ⁱ ^j ^k 1974-, Nielsen, Michael A. (2010). Quantum computation and quantum information. Chuang, Isaac L., 1968- (10th anniversary ed.). Cambridge: Cambridge University Press. ISBN 9781107002173. OCLC 665137861
^ Friis, Nicolai; Marty, Oliver; Maier, Christine; Hempel, Cornelius; Holzäpfel, Milan; Jurcevic, Petar; Plenio, Martin B.; Huber, Marcus et al. (2018-04-10). “Observation of Entangled States of a Fully Controlled 20-Qubit System”. Physical Review X 8 (2): 021012. arXiv:1711.11092. doi:10.1103/PhysRevX.8.021012.
^ Monz, Thomas; Schindler, Philipp; Barreiro, Julio; Chwalla, Michael; Nigg, Daniel; Coish, William; Harlander, Maximilian; Haensel, Wolfgang et al. (March 31, 2011), “14-Qubit Entanglement: Creation and Coherence”, Physical Review Letters 106 (13): 130506, arXiv:1009.6126, Bibcode: 2011PhRvL.106m0506M, doi:10.1103/PhysRevLett.106.130506, PMID 21517367
^ Paul, Wolfgang (1990-07-01). “Electromagnetic traps for charged and neutral particles”. Reviews of Modern Physics 62 (3): 531–540. Bibcode: 1990RvMP...62..531P. doi:10.1103/revmodphys.62.531. ISSN 0034-6861.
^ http://nobelprize.org/physics/laureates/1989/illpres/trap.html
^ “Introduction to Ion Trap Quantum Computing | University of Oxford Department of Physics”. www2.physics.ox.ac.uk. 2018年11月5日閲覧。
^ ^a ^b ^c Blinov, B; Leibfried, D; Monroe, C; Wineland, D (2004). “Quantum Computing with Trapped Ion Hyperfine Qubits”. Quantum Information Processing 3 (1–5): 45–59. doi:10.1007/s11128-004-9417-3.
^ ^a ^b ^c Cirac, J. I.; Zoller, P. (1995-05-15). “Quantum Computations with Cold Trapped Ions”. Physical Review Letters 74 (20): 4091–4094. Bibcode: 1995PhRvL..74.4091C. doi:10.1103/physrevlett.74.4091. ISSN 0031-9007. PMID 10058410.
^ Schindler, Philipp; Nigg, Daniel; Monz, Thomas; Barreiro, Julio T.; Martinez, Esteban; Wang, Shannon X.; Stephan Quint; Brandl, Matthias F. et al. (2013). “A quantum information processor with trapped ions”. New Journal of Physics 15 (12): 123012. arXiv:1308.3096. doi:10.1088/1367-2630/15/12/123012. ISSN 1367-2630.
^ Citation Needed
^ Garcia-Ripoll, J.J.; Zoller, P.; Circac, J. I. (October 25, 2018). “Fast and robust two-qubit gates for scalable ion trap quantum computing”. Physical Review Letters. arXiv:quant-ph/0306006. doi:10.1103/PhysRevLett.91.157901.
^ ^a ^b ^c ^d Kielpinski, D.; Monroe, C.; Wineland, D. J. (June 2002). “Architecture for a large-scale ion-trap quantum computer”. Nature 417 (6890): 709–711. doi:10.1038/nature00784. ISSN 0028-0836.

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