【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、量子コンピュータ等に用いる量子演算素子に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】量子コンピュータにおいて、基底状態にある原子を”０”として符号化し、励起状態にある原子を”１”として符号化することが提案されている。 このような１つの原子は、演算器の最小要素として、量子ビット(quantum bit)あるいはキュービット(qubit)と呼ばれている。

【０００３】キュービットとして、図２１に示すような装置が具体化されている。 チラク(JIChirac)とゾラー
(P.Zoller)は、この装置によって、コントロールドノットを実現した。 また、ワインランドら(Winland et al)
は、この装置によって、エクスクルーシブORを実現した。 この装置は、真空容器中に４つの電極２ａ〜２ｄを配置した構造となっている。 この真空容器中にレーザ冷却したWigner結晶を入れ、各電極２ａ〜２ｄに高周波電圧を印加し、これによってWigner結晶をイオン４ａ〜４
ｅとして電極２ａ〜２ｄ間に保持するものである（イオンとラップと呼ばれる）。 このようにしてトラップしたイオン４ａ〜４ｅに対し、レーザ光を照射することによって、励起状態を変化させて演算を行う。 なお、励起状態を変化させたいイオンのみを狙ってレーザを照射することにより、演算の制御を行う。 このようにして、量子演算を行うことができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の装置には次のような問題があった。

【０００５】第一に、真空容器、レーザ冷却装置等が必要であり、トラップできるイオンの数に比べて装置が大きい。 このため、いまだ実験の域を出ず、実用的な量子演算器とは言い難いという問題があった。

【０００６】第二に、トラップされたイオンに対して狙いをつけてレーザ光を照射しなければならない。 このため、精密な照射制御が必要であり、装置の複雑化を招くという問題があった。

【０００７】第三に、イオンを電極の間の空間に保持する構造であるため、イオンを一定の位置に固定するのが困難である。 このため、特定のイオンに対して正確にレーザ光を照射することが困難であった。 また、イオンの数が増えるほど、イオンを一定の位置に固定することが困難となるので、演算ビット数の数に限界があった。

【０００８】この発明は、上記のような問題を解決して、実用化しうる量子演算器を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１の量子演算素子は、金属原子または分子を、有機化合物によって包含し、パイ電子の励起状態によって情報を表すように構成している。

【００１０】請求項２の量子演算器は、金属原子または分子を有機化合物によって包含した量子演算素子を複数有する量子演算素子群と、所望の波長の光を、前記量子演算素子群に照射する照射手段とを備え、各量子演算素子ごとにパイ電子を励起する光の波長を選択的に決定するとともに、照射手段による光の波長を選択することにより演算を行うように構成したことを特徴としている。

【００１１】請求項３の量子演算素子または量子演算器は、有機化合物がフラーレンであることを特徴としている。

【００１２】請求項４の量子演算素子または量子演算器は、有機化合物がカーボンナノチューブであることを特徴としている。

【００１３】請求項５の量子演算器は、各フラーレンまたはカーボンナノチューブ間を、パイ電子共役系でない有機架橋分子により連結させ、量子力学的相互作用を無くしたことを特徴としている。

【００１４】請求項６の量子演算器は、各フラーレンまたはカーボンナノチューブ間を、パイ電子共役系である有機架橋分子により連結させ、量子力学的相互作用を生じさせるようにしたことを特徴としている。

【００１５】請求項７の量子演算器は、パイ電子共役系である有機架橋分子によって連結された各フラーレンまたはカーボンナノチューブの、前記有機架橋分子に設けた側鎖によって、各フラーレンまたはカーボンナノチューブ間の量子力学的相互作用の強さを選択するように構成したことを特徴としている。

【００１６】請求項８の量子演算器は、レーザ光の照射により基底状態から励起状態までの連続的な重ね合わせの状態をとりうる量子演算素子を複数個有する量子演算器であって、各量子演算素子ごとにその状態を変化させるレーザ光の波長を選択的に決定しておき、状態を変化させたい量子演算素子に対応する波長のレーザ光を照射することにより演算を行うことを特徴としている。

【００１７】

【発明の効果】請求項１の量子演算素子は、金属原子または分子を有機化合物によって包含し、パイ電子の励起状態により情報を表すようにしている。 したがって、金属原子（分子）と有機化合物とをまとめて、１つのキュービットとして扱うことを可能としている。 また、キュービットを物理的に所定の位置に保持できるので、電極等の保持のための装置が必要でない。

【００１８】請求項２の量子演算器は、各量子演算素子ごとにパイ電子を励起する光の波長を選択的に決定するとともに、照射手段による光の波長を選択することにより演算を行うようにしている。 したがって、光の照射位置を変えることなく、必要な素子のみに対して、選択的に演算を行うことができる。 また、波長を変えることにより演算内容を変えることができる。

【００１９】請求項３の量子演算素子または量子演算器は、有機化合物がフラーレンであることを特徴としている。 つまり、フラーレンの中に金属原子または分子を包含することにより固体となっているので、レーザ冷却を行う必要がない。

【００２０】請求項４の量子演算素子または量子演算器は、有機化合物がカーボンナノチューブであることを特徴としている。 つまり、カーボンナノチューブの中に金属原子または分子を包含することにより固体となっているので、レーザ冷却を行う必要がない。

【００２１】請求項７の量子演算器は、パイ電子共役系である有機架橋分子によって連結された各フラーレンまたはカーボンナノチューブの、前記有機架橋分子に設けた側鎖によって、各フラーレンまたはカーボンナノチューブ間の量子力学的相互作用の強さを選択するように構成している。 したがって、量子力学的相互作用に基づく演算を行う量子演算器を容易に形成することができる。

【００２２】請求項８の量子演算器は、各量子演算素子ごとにその状態を変化させるレーザ光の波長を選択的に決定しておき、状態を変化させたい量子演算素子に対応する波長のレーザ光を照射することにより演算を行うようにしている。 したがって、光の照射位置を変えることなく、必要な素子のみに対して、選択的に演算を行うことができる。

【００２３】

【発明の実施形態】図１に、この発明の一実施形態によるキュービット（量子演算素子）の構造を一例として示す。 球殻状炭素ケージの中にランタンLaが内包された構造となっている。 図１の例では、８２個の炭素Cによるケージの中にランタンLaが内包されているので、La@C ₈₂
と表す。 なお、@は内包を示す記号である。 La@C ₈₂の化学式を図１Ａに示し、その構造を図１Ｂに示す。

【００２４】このLa@C ₈₂は、La ³⁺ @C ₈₂ ^3-の電子構造を有する。 また、電子を失いカチオン[La@C ₈₂ ] ^-になっても、電子を受け取ってアニオン[La@C ₈₂ ] ⁺になっても、
金属上の電荷は中性のものとほとんど変化せず、電子の授受はフラーレン上で起こる。 つまり、La@C ₈₂は、金属を正電荷核とし、フラーレン上のパイ電子を電子としたスーパーアトムとみなすことができる。

【００２５】金属内包フラーレンLa@C ₈₂に、所定波長のレーザ光を照射すると、図２に示すように、その照射エネルギーに応じて、スーパーアトムのパイ電子の励起状態が変化する。 つまり、照射エネルギーに応じて基底状態と励起状態の間をSin ²で推移する。 したがって、基底状態を励起状態に変化させるため（あるいは励起状態を基底状態に変化させるため）には、この正弦関数の２乗のπ周期に相当するエネルギーのレーザ光（πパルスと呼ぶ）を照射すればよい。

【００２６】なお、金属内包フラーレンLa@C ₈₂の励起状態を変化させるためには、特定の波長のレーザ光を用いなければならない。 つまり、異なる波長のレーザ光では、照射エネルギーに拘わらず、励起状態が変化しない。 このように金属内包フラーレンは、レーザ光に対する波長選択性を有する。 金属内包フラーレンの固有波長（励起状態を変化させうるレーザ光の波長）は、内包金属の種類、内包金属の数、フラーレンの炭素数等の組み合わせによって選択可能である。

【００２７】金属内包フラーレンは、M@C ₆₀として、M=C
a,Ba,Sr,Na,Uが合成可能であり、また、ScやYなどの３
族金属元素やGdなどの希土類元素とC ₈₂との組み合わせによっても合成可能である。 また、金属原子または分子が複数個内包されたSc ₂ @C ₈₄ ,SC ₃ @C ₈₂ ,La ₂ @C ₈₀等も合成可能である。 このように、金属内包フラーレンは多くの種類を製造可能であり、それぞれに固有波長が異なるので、多数ビットの量子演算器を得るために好ましい素子である。

【００２８】なお、上記では、金属内包フラーレンについて説明したが、フラーレンの中央部に中空状のグラファイトを配置したカーボンナノチューブの中に金属を内包してもよい（図１Ｃ参照）。 金属内包カーボンナノチューブを用いれば、中央部のグラファイトの長さを変えることにより、種々の固有波長を持つものを容易に得ることができる。 なお、金属内包フラーレン、金属内包カーボンナノチューブの製法は、"Laserevapolation meth
od", RESmalley, Acc Chem. Res. 25,98(1992):"Resi
stance evapolation method", ASKoch, KCKhemani
& F.Wudl, J.Org.Chem., 56,4593(1991):"Plasma induc
tion method", G.Peters & M.Jansen, 31,223(1992)に詳しい。

【００２９】ところで、上記の金属内包フラーレンや金属内包カーボンナノチューブによるキュービットを複数用いれば、量子演算器を構成できる。 この場合、各キュービット間の量子力学的相互作用の度合いは、その連結方法、連結距離等によって設定できる。 たとえば、図１
Ｄに示すように、カーボンナノチューブの中に、複数の金属を内包した場合、各金属に対応する各キュービットは、パイ電子共役系によって連結されることとなる。 したがって、各キュービットは、このパイ電子によって、
量子力学的相互作用を持つこととなる。

【００３０】また、図２０Ａに示すように、フラーレン１００、１０２（またはカーボンナノチューブ）の間を、パイ電子共役な架橋分子であるカーボンパイプ１０
４等によってつなぐと、量子力学的相互作用を持つ。

【００３１】一方、図２０Ｂに示すように、フラーレン１００、１０２（またはカーボンナノチューブ）の間を、パイ電子共役でない１０６アルキル鎖等によってつなぐと、量子力学的相互作用を持たない。

【００３２】さらに、図２０Ａの構造における両キュービット１００、１０２の量子力学的相互作用の強さは、
架橋分子に側鎖(cl)等を設け、その数によって調整することができる（図２０Ｃ参照）。

【００３３】次に、上記の量子演算素子を複数用いて構成した量子演算器（量子コンピュータ）について説明する。 まず、レーザ光を照射した場合を除いて、各キュービット間に量子力学的相互作用がないファインマン型の量子コンピュータについて説明し、その後で、レーザ光の照射の有無に拘わらず、各キュービット間に量子力学的相互作用がある量子コンピュータについて説明する。

【００３４】図３に、ファインマン型の量子コンピュータの構造を示す。 基板６（ガラス基板、透明セラミックス等が好ましい）の上に、ｎ個の金属内包フラーレン（および金属内包カーボンナノチューブ）がキュービット８ａ〜８ｎとして載置されている。 これらの周囲を、
有機ポリマー、低融点ガラス等（図示せず）によって固めて、チップとしている。 各キュービット８ａ〜８ｎ
は、必要に応じて、円筒状のグラファイトに１６よって連結されている。 なお、図３においては、キュービット８ａ〜８ｎを一列に直線状に配置しているが、平面的に配置してもよく、また立体的に配置してもよい。 どのように配置するかは、キュービット間の相互作用等との関係から決定すればよい。

【００３５】これらキュービット８ａ〜８ｎの上部には、レーザ発光部１２、ホモダイン検波回路１４が設けられている。 また、これらレーザ発光部１２、ホモダイン検波回路１４を制御する制御回路１０が設けられている。 図４に、レーザ発光部１２、ホモダイン検波回路１
４、制御回路１０の詳細を示す。 レーザ発光部１２は、
ｍ個のレーザ発光体１２ａ〜１２ｍを備えている。 各レーザ発光体１２ａ〜１２ｍは、それぞれ異なる波長のレーザ光を、キュービット８ａ〜８ｎ全体に向けて照射するものである。 なお、各発光体１２ａ〜１２ｍの照射タイミング、照射時間等は、発光制御回路１８によって制御される。 ホモダイン検波回路１４は、レーザ発光部１
２から照射された光とキュービット８ａ〜８ｎから発せられる光との位相差に対応した電気信号を出力する。 統合制御回路２２は、発光制御回路１８を制御していずれの発光体１２ａ〜１２ｍを発光するかを決定するとともに、ホモダイン検波回路１４からの位相差信号を受ける。 これにより、統合制御回路２２は、キュービット８
ａ〜８ｎへの情報の書き込み、演算、読み出しを制御する。

【００３６】この量子コンピュータは、各キュービット８ａ〜８ｎの固有波長、基底状態および励起状態におけるエネルギー、照射するレーザ光の波長、レーザ光が照射された場合の各キュービット８ａ〜８ｎ間の相互作用によって、演算の内容が決定される。 次に、演算内容の設定について説明する。

【００３７】まず、図５Ａに示すように、キュービットが１つの場合について説明する。 励起状態を「1」とし、そのエネルギーをE _A ¹として、基底状態を「0」とし、そのエネルギーをE _A ⁰とする。 このとき、ハミルトニアンHは、下式にて示される。

【００３８】

【数１】

【００３９】ここで、スピンを考えなければ、ハミルトニアンHは下式となる。

【００４０】

【数２】

【００４１】基底状態から励起状態にするため（励起状態から基底状態にするため）のエネルギーhυ（πパルス）は、両エネルギーの差に等しいから、次のとおりとなる。

【００４２】

【数３】

【００４３】ここで、υは、当該キュービットの固有振動数である。 hυのエネルギーを有するレーザ光を照射するごとに、基底状態と励起状態とに交互に変化する。
なお、基底状態、励起状態におけるエネルギーは、下記のとおりである。

【００４４】

【数４】

【００４５】

【数５】

【００４６】上記のように、１つのキュービットに対して、その固有振動数υと等しい波長のレーザ光を、そのエネルギーがhυとなるように時間を制御して照射すれば（πパルスの照射）、NOT演算を行うことができる。
次に、図５Ｂに示すように、２つのキュービットＡ、Ｂ
があり、両キュービット間に相互作用がある場合について説明する。 このような状態は、図３に示すように、円筒状グラファイト１６によって連結したキュービット８
ａと８ｂによって実現できる。

【００４７】この場合のハミルトニアンHは、次式で示される。

【００４８】

【数６】

【００４９】ここで、V ^ABは、両キュービット間の相互作用によるエネルギーである。 また、ここで、

【００５０】

【数７】

【００５１】である。

【００５２】キュービットＡ、Ｂがともに基底状態にある場合のエネルギーは、下式で示される。

【００５３】

【数８】

【００５４】同様に、キュービットＡが励起状態、キュービットＢが基底状態にある場合のエネルギーは式(9)
で、キュービットＡが基底状態、キュービットＢが励起状態にある場合のエネルギーは式(10)で、キュービットＡ、Ｂがともに励起状態にある場合のエネルギーは式(1
1)で表される。

【００５５】

【数９】

【００５６】

【数１０】

【００５７】

【数１１】

【００５８】ただし、

【００５９】

【数１２】

【００６０】したがって、キュービットＡ、Ｂがある状態から他の状態に変化するためのエネルギーは、式(13)
から式(17)で表される。

【００６１】

【数１３】

【００６２】

【数１４】

【００６３】

【数１５】

【００６４】

【数１６】

【００６５】

【数１７】

【００６６】上記各式から明らかなように、何れかの状態から他の状態に変化させるために必要なエネルギー（波長）は、それぞれ異なっている。 ただし、それぞれの変化は可逆性がある。

【００６７】ここで、式(16)に着目し、この際のエネルギーhυ _1B （周波数υ _1Bのπパルスレーザ光）を用いれば、図６、図７に示すコントロールドノットが実現できる。 図７において、ＡＢはレーザ光照射前のキュービットＡおよびＢの状態、Ａ'Ｂ'はレーザ光照射後のキュービットＡおよびＢの状態を示す。 ＡＢが「００」の場合（つまり、両キュービットともに基底状態の場合）には、周波数υ _A ,υ _B ,υ _ABのいずれかのレーザ光を照射した場合に、その状態が変化する（式(13)(14)(15)参照）。 したがって、この場合、周波数υ _1Bのレーザ光を照射しても状態は変化しない。 同様に、ＡＢが「０１」
の場合に、周波数υ _1Bのレーザ光を照射しても状態は変化しない。

【００６８】一方、ＡＢが「１０」の場合に、周波数υ
_1Bのレーザ光を照射すると、その状態は「１１」に変化する（式(16)参照）。 同様に、ＡＢが「１１」の場合に、周波数υ _1Bのレーザ光を照射すると、その状態は「１０」に変化する（式(16)参照）。 したがって、周波数υ _1Bのレーザ光を用いることにより、図７に示すように、キュービットＡをコントロールビットとした可逆性のあるコントロールノットとしての演算を行うことができる。

【００６９】また、周波数υ _A1のレーザ光を用いれば、
キュービットＢをコントロールビットとしたコントロールノットの演算を行うことができる。

【００７０】上記のように、この発明では、周波数を変えることによって、同じキュービットによる演算内容を変えることができる。 したがって、キュービットの数を増やすことにより、あらゆる論理演算が可能である。 以下では、コントロールド・ノットについて説明しているが、アンド、オア等の全ての論理演算が可能である。

【００７１】次に、図５Ｃに示すように、３つのキュービットＡ、Ｂ、Ｃがあり、キュービットＡ、Ｂ間、キュービットＢ、Ｃ間およびキュービットＣ、Ａ間に相互作用がある場合について説明する。

【００７２】この場合のハミルトニアンHは、次式で示される。

【００７３】

【数１８】

【００７４】ここで、V ^AB V ^BCは、キュービット間の相互作用によるエネルギーである。 これより、上記と同様にして、下式が得られる（他の場合については省略した）。

【００７５】

【数１９】

【００７６】したがって、エネルギーhυ _11Cのレーザ光を照射することにより、キュービットＡ、Ｂをコントロールビットとするコントロールドコントロールドノットの演算を行うことができる（図８、図９参照）。

【００７７】次に、図５Ｃに示す３つのキュービットＡ、Ｂ、Ｃを用いて、半加算器としての演算を行う場合について説明する。 半加算器は、図１０に示すように、
コントロールド・コントロールド・ノットとコントロールト゛・ノットによって実現できる。 この半加算器の入力は、ＡとＢである。 なお、Ｃは「０」としておく。

【００７８】Ａ、Ｂ、Ｃに所望の値の置数を行うためには、次のようにする。 まず、キュービットＡ、Ｂ、Ｃを冷却し、基底状態（つまり「０」）とする。 次に、Ａ、
Ｂ、Ｃを所望の値とするためのエネルギーhυ ^ABC _ijkを有するレーザ光を照射する（図１１Ａ参照）。 次に、コントロールド・コントロールド・ノットの演算を行う。
これは、前述のように、hυ ^C ₁₁₁のエネルギーを有するレーザ光を照射すればよい。 次に、hυ ^B ₁₁₀ +hυ ^B ₁₁₁のエネルギーを有するレーザ光を照射して、コントロールド・ノットを行う。 上記の結果、キュービットＢにＳＵ
Ｍが、キュービットＣにＣＡＲＲＹがあらわれる。 キュービットＡには、最初に置数した内容がそのままあらわれる。 なお、この半加算器は、上記と逆の演算処理を行うことにより、演算結果から入力置数を得ることができる（可逆性がある）。

【００７９】上記半加算器における、Ａ、Ｂの全ての置数についての演算過程を、図１２に示す。

【００８０】次に、前加算器のための構造を、図１３に示す。 ここでは、互いに相互作用のある４つのキュービットＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄを用いている。 このような構造は、
たとえば、図１４Ａに示すように、立方体の頂点上にキュービットＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄを配置し、図１４Ｂに示すように、それぞれのキュービットＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄを円筒状グラファイト１６で連結することにより実現できる。

【００８１】上記のハミルトニアンは、下式によって表される。

【００８２】

【数２０】

【００８３】上記のような４つのキュービットを用いて、図１５に示すような全加算器の演算を行うことができる。 なお、この全加算器の入力は、Ａ、Ｂ、Ｃであり、Ｄは常に「０」としておく。

【００８４】図１３に示すような全加算器を図１６に示すように連結すれば、演算器を構成することができる。
これのハミルトニアンを下式に示す。

【００８５】

【数２１】

【００８６】また、この演算器によって、５＋３を実行した場合の、動作過程を図１７に示す。 「５」は、キュービットＡ(1)、Ａ(2)、Ａ(3)に置数する。 「３」は、
キュービットＣ(1)、Ｃ(2)に置数する。 ここで、エネルギーhυ ^(1,2)を照射することにより、キュービットＤ
(1)からキュービットＢ(2)へデータを転送（コピー）している。 演算結果は、Ｃ(1)、Ｃ(2)、Ｃ(3)、Ｃ(4)に現れる。

【００８７】なお、最終的な結果の読み出しは、読み出したいキュービットの固有振動数のレーザ光であって、
πパルスの半分のパルス面積を有するレーザ光を照射することにより行う。 これにより、当該キュービットが励起状態にあれば、照射したレーザ光と同じ位相のレーザ光をキュービットが放出する。 また、基底状態にあれば、πだけ位相のずれたレーザ光をキュービットが放出する。 したがって、図３に示すように、ホモダイン検波回路１４により位相差を検出して、当該キュービットの状態（つまり「０」か「１」かの情報）を知ることができる。

【００８８】上記の実施形態では、キュービットに置数する情報を励起状態か基底状態かの２情報としたが、α
πパルス（αは任意の実数）を照射することにより、基底状態から励起状態にわたる任意の重ね合わされた状態としてもよい。 これにより、ディジタル演算だけでなく、アナログ演算を行うことができる。 この場合、最終結果の読み出しにおいては、位相差の大きさを得ることにより、重ね合わせの度合いを得ることができる。

【００８９】次に、レーザ光の照射の有無に拘わらず、
各キュービット間に量子力学的相互作用がある量子コンピュータについて説明する。 このような量子コンピュータは、キュービット間の量子力学的相互作用によって自動的に演算を進めていく。

【００９０】たとえば、図１８に示すように、入り口が１つ、出口が３つある迷路（迷路の詳細は省略している）があるとする。 この迷路の、どの出口が入り口に通じているのか、さらに、どの出口までが距離が一番近いか、を演算するような場合に有効である。

【００９１】迷路の各コーナー、分岐点ごとにキュービットを配置する。 なお、少なくとも、入り口に対応するキュービットＡ、出口αに対応するキュービットＸ、出口βに対応するキュービットＹ、出口γに対応するキュービットＺ、その他のキュービット群は、ことなる固有振動数を有するようにしておくことが好ましい。 配置した、各キュービット間を、迷路の距離に反比例する相互作用を持って連結する。 つまり、距離の短いものほど、
相互作用を大きくする。 なお、迷路上で直接つながっていないコーナー、分岐点同士は、キュービット間に相互作用を持たせない（キュービットＡとＦ参照）。

【００９２】以上のようにして準備した後、全キュービットを冷却して基底状態とする。 次に、入り口に対応するキュービットＡのみを励起状態とするよう、レーザ光を照射する。 キュービットＡの励起状態は、相互作用により、隣接するキュービットに影響を与え、これを励起状態にする。 これが繰り返されて、励起状態が順次伝達されていく。 また、その伝達速度は、相互作用の大きさに比例する。

【００９３】したがって、出口に対応するキュービットＸ、Ｙ、Ｚのうち、どれが一番早く励起状態に変わるかを観察することにより、一番近い出口を知ることができる。 また、励起状態に変わらないキュービットに対応する出口は、入り口につながっていないことを知ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態によるキュービットの構造を示す図である。

【図２】照射エネルギーと基底状態、励起状態との関係を示す図である。

【図３】この発明の一実施形態による量子演算器の構成を示す図である。

【図４】図３の量子演算器のブロック図である。

【図５】キュービットの連結例を示す図である。

【図６】コントロールト゛ノットを記号化して示す図である。

【図７】コントロールドノットの真理値表である。

【図８】コントロールト゛・コントロールド・ノットを記号化して示す図である。

【図９】コントロールド・コントロールド・ノットの真理値表である。

【図１０】半加算器を記号化して示す図である。

【図１１】図５Ｃに示すキュービットによって、図１０
の半加算器を実現するためのレーザ光の照射処理を示す図である。

【図１２】図１１に示す各レーザ光の照射に対応して、
キュービットの状態変化を示す図である。

【図１３】４つのキュービットが互いに相互作用を有して連結されている場合を示す図である。

【図１４】図１３のような構成を得るための、キュービットの構造の一例を示す図である。

【図１５】全加算器を記号化して示す図である。

【図１６】図１５の全加算器を連結して構成した演算器である。

【図１７】図１６の演算器の動作過程を示す図である。

【図１８】１つの入口と３つの出口のある迷路を示す図である。

【図１９】図１８の迷路の解を得るために構成したキュービットを示す図である。

【図２０】キュービット間の量子力学的相互作用の選択を説明するための図である。

【図２１】従来のイオントラップ型の量子演算器を示す図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長尾 秀実 大阪府池田市緑丘１丁目８番31号 工業技 術院大阪工業技術研究所内 (72)発明者 鎌田 賢司 大阪府池田市緑丘１丁目８番31号 工業技 術院大阪工業技術研究所内 (72)発明者 太田 浩二 大阪府池田市緑丘１丁目８番31号 工業技 術院大阪工業技術研究所内