光による量子コンピュータの実現に大きく迫る手法を開発 －従来の100億倍の誤り耐性－
藤井啓祐 理学研究科特定准教授、富田章久 北海道大学教授、福井浩介 同博士課程学生らの研究グループは、光を用いた量子コンピュータを、現在の技術レベルで実現させる方法を開発しました。 本研究成果は，2018年５月25日に、米国科学誌 「Physical Review X」に掲載されました。 量子コンピュータは、従来のコンピュータにおけるビットに対応する「量子ビット」をスタート地点としてその実装が検討されてきました。一方で、従来のコンピュータにおいては、電圧の値や電荷の量などアナログ値を離散化することでビットを実現しています。 本研究は、光を用いたアナログ量子状態を離散化したGKP量子ビットにおいて、その背景にあるアナログ量をうまく利用することで量子ビットに対するエラー耐性を大幅に向上させることができるという結果です。 量子ビットの背景にあるアナログな物理系の情報をうまく利用することで量子コン
1量子ビットしか使えない「弱い」量子コンピューターでも、古典コンピューターより「強い」ことを証明しました
現在、世界中で多くの研究者が量子スプレマシーの実現にむけて研究を行っています。本研究は、それらの理論的基盤を整備するものであり、今後の量子計算の理論的、実験的研究の発展に大きく寄与すると期待できます。また、量子スプレマシーの研究は、単に古典に対する優位性を示すだけでなく、有用な量子アルゴリズムの開発につながることも目指しています。one-clean qubitモデルを使った高速な量子アルゴリズムを開発するのは、今後の重要な課題です。 本研究成果のポイント 実質的に1量子ビットしか使えない「弱い」量子コンピューターが、古典コンピューターよりも「強い」のかどうか不明であった。 そのような弱い量子コンピューターが、ある場面では古典コンピューターより高速であることを計算量理論的基盤に基づいて証明した。 現在、世界中で進んでいる量子スプレマシー研究の理論的基盤を整備する結果であり、当該分野の研究をさ
見られていると絶縁体が安定化する －観測による量子多体状態の制御技術を確立－
富田隆文 理学研究科博士課程学生、高橋義朗 同教授、段下一平 基礎物理学研究所助教らの研究グループは、レーザー光を組み合わせて作る光格子に極低温の原子気体（レーザー冷却、蒸発冷却などを施し、真空容器中の気体を絶対温度でナノケルビンの温度にまで液化・固化させることなく冷却させたもの）を導入し、周囲の環境との相互作用によるエネルギーや粒子の出入り（以下、散逸）が量子相転移（圧力や磁場などを変化させた際に量子力学的なゆらぎにより物質の状態が異なる状態へと変わること）に与える影響を観測することに、世界で初めて成功しました。 本研究成果は、2017年12月23日午前4時に米国の科学誌「Science Advances」に掲載されました。 極低温原子気体を用いた量子シミュレーションは21世紀に始まった比較的新しい研究方法で、いまなお大きな発展の可能性を秘めています。今回の研究でシミュレートした開放量子
水も油もよく撥く柔軟多孔性物質「超撥水・超撥油性マシュマロゲル」の開発に成功 － 汚れを寄せ付けない素材として応用に期待 －
ホーム 水も油もよく撥く柔軟多孔性物質「超撥水・超撥油性マシュマロゲル」の開発に成功 － 汚れを寄せ付けない素材として応用に期待 － 中西和樹 理学研究科准教授、金森主祥 同助教、早瀬元 博士後期課程学生の研究グループは、撥水性表面をもつ柔軟多孔性材料「マシュマロゲル」の細孔表面に撥油性の分子を結合させて表面エネルギーを低下させることにより「超撥水・超撥油性（水滴・油滴とも接触角が150度以上）マシュマロゲル」の開発に成功しました。 本研究成果は、独化学誌「アンゲヴァンテ・へミー・インターナショナル・エディション（Angewandte Chemie International Edition）」オンライン版（2013年9月5日）に掲載されました。 概要 撥水・撥油性表面は防汚などの応用面から注目されている性質ですが、そのような表面の作製は容易でなく、表面微細加工技術などを駆使したさまざま
がんと概日リズムの新たな関連の解明に成功
三木貴雄 医学研究科特定助教らは、がん抑制遺伝子と、一日約24時間の生体に備わっているリズムである概日リズム（サーカディアンリズム）を制御する遺伝子との新しい関連の解明に成功しました。 本研究成果が、英国科学誌「Nature Communications」誌に掲載されることになりました。 背景 近年のライフスタイルの多様化により規則正しい生活を送れない人々が増加してきています。 大規模疫学研究によると、不規則な生活とならざるを得ないシフト勤務者では、がんの罹患率が有意に上昇していることが報告されています（図1）。これにともない、シフト勤務は、国際がん研究機関（IARC）で、ヒトに対する発ガン性があると考えられるグループ（グループ2A）に分類されました。これは、子宮頸がんを引き起こすとされるヒトパピローマウイルス（31、33型）と同じ分類に入ります。このことから概日リズムの破綻とがんの発生
腸内細菌の脂肪酸代謝を解明 －腸内細菌と食事のバランスによる生活習慣病予防への新たな視点－
小川順 農学研究科教授、岸野重信 同助教、島 純 同特定教授（微生物科学寄附研究部門）、植田和光 物質－細胞統合システム拠点（iCeMS＝アイセムス）教授らの研究グループは、清水昌 京都学園大学教授、有田誠 東京大学薬学系研究科准教授、新井洋由 同教授、國澤純 医薬基盤研究所プロジェクトリーダー、清野宏 東京大学医科学研究所客員教授らとともに、腸内細菌における脂肪酸代謝の詳細を解明し、その代謝で特徴的に生じる脂肪酸が宿主の脂肪酸組成に影響を与えていることを世界で初めて明らかにしました。 この研究成果は、米国科学アカデミー紀要（Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America）の電子版（米国東海岸標準時2013年10月14日）に掲載されました。 背景 肥満にともなう脂質代謝異常症や
「再生できるプラナリア」と「再生できないプラナリア」の謎、解明される
阿形清和 理学研究科教授、梅園良彦 徳島大学ソシオテクノサイエンス研究部学術研究員（2013年3月まで理化学研究所）らのグループは、100年来の謎であった「プラナリアの再生の仕組み」をついに分子レベルで解明しました。さらには、プラナリアの再生原理を理解することによって、もともと再生できないプラナリア種の遺伝的原因を解明し、世界で初めて人為的に再生を誘導することにも成功しました。 本研究は、2013年7月25日午前2時（日本時間）に英国総合科学誌「Nature」のオンライン速報版で発表されました。 概要 体をどんなに切られても、再生できる不死身で不思議な生き物「プラナリア」。プラナリアには幹細胞が全身に存在し、体の位置情報に従って失われた器官や組織を正しく再生することができます。特にナミウズムシは再生能力が高く、例えば、体を前後に切られても、頭部からは首と腹と尾が、尾部からは頭と首と腹が再
藤原定家の超新星は非対称爆発をした－X線天文衛星「すざく」が明らかにした標準光源の「ゆがんだ」形状－
内田裕之 日本学術振興会特別研究員（理学研究科）、小山勝二 同名誉教授、山口弘悦 ハーバード・スミソニアン天体物理学センター研究員らのグループの共同研究で、藤原定家が「明月記」に記録した超新星SN1006が非対称にゆがんだ爆発をしたことが発見されました。 本研究成果は米国の科学雑誌「アストロフィジカル・ジャーナル」（771号：2013年7月1日発行）に掲載されました。 概要 藤原定家は1006年に超新星爆発があったことを「明月記」に記録として残しました。その記録と現在の研究から、この超新星は史上最も明るく輝いた核暴走型超新星といわれています。この型の超新星はIa（いちエー）型と呼ばれ、明るさが一定のため、標準光源として宇宙の加速膨張の発見に寄与してきました。明るさが一定の標準光源であるためには、爆発がすべて一様、対称でなくてはなりません。ところが、藤原定家の超新星SN1006は、鉄などの
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