待ち遠しい量子情報の制御技術

 量子情報とは、0と1からなる2進数の「ビット」を基本単位とするような古典力学的な状態で表される従来の情報(古典的情報)に対して、0と1の みならず0と1の任意の重ね合わせ状態を取ることができるような量子力学的な状態で表される情報を指し、量子2準位系の状態 で記述される「量子ビット(qubit)」を基本単位とする。

 量子ビットを記憶し、それを利用した情報処理を実行できるデバイスを量子ビット素子という。量子ビットでは、通常のビット表現0,1に加え、それらの量子的重ね合わせ状態が利用されるため、ノイマン型に代表される従来の計算機とは全く異なるアルゴリズムや計算機アーキテクチャを構築できる。こうした計算機は量子計算機と呼ばれ、量子ビット素子はその基幹部に対応する。

 マグノン(magnon)は、結晶格子中の電子のスピンの構造を量子化した準粒子である。一方、結晶格子中での原子やイオンの振動を量子化した準粒子は、フォノンという。量子力学における波の描像では、マグノンはスピン波を量子化したものと見なすことができる。準粒子として、マグノンは一定の量のエネルギーと格子運動量を運搬する。プランク定数を2πで割ったディラック定数のスピンを持つ。


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