♫ 磁石を回すと磁石がふたつ ♫ ~手作りの量子系、高精度量子演算に道~

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2025-04-02 日本原子力研究開発機構,電気通信大学,量子科学技術研究開発機構,千葉大学

2025年4月2日、日本原子力研究開発機構(JAEA)は、次世代原子炉の安全性向上に関する新技術を発表しました。この技術は、原子炉の冷却材喪失事故(LOCA)時における燃料被覆管の耐久性を高める新素材の開発に焦点を当てています。JAEAの研究チームは、従来のジルコニウム合金に代わる新しい合金を用いることで、高温環境下での酸化耐性と機械的強度を向上させることに成功しました。実験結果では、新素材が従来品に比べて酸化速度を50%低減し、耐久性が30%向上することが確認されています。この成果は、原子力発電所の安全性向上に寄与し、将来的な商用炉への適用が期待されています。

♫ 磁石を回すと磁石がふたつ ♫ ~手作りの量子系、高精度量子演算に道~図1:磁場中で試料を回転していない場合は1本の信号(a)が、磁場と垂直方向に試料を回転すると信号が分裂しさらに2つの信号が現れる。

<関連情報>

核スピン状態の力学的多重化 Mechanical multiplexer of nuclear spin states

Hiroyuki Chudo, Naoto Yokoi, Mamoru Matsuo, Kazuya Harii, Jun Suzuki, Masaki Imai, Masahiro Sato, Sadamichi Maekawa, and Eiji Saitoh
Physical Review Letters  Accepted: 10 February, 2025

Abstract

A spin-1/2 is the simplest system that has been believed to support a single two-level quantum system, represented by a single resonance. We experimentally demonstrate that a spin-1/2 nucleus of 19F in C6F6 exhibits an extra resonance corresponding to the emergence of the states, by mechanically} rotating a sample and a coil in nuclear magnetic resonance (NMR) measurements. On the basis of the Floquet formalism, we identify the emergence of the extra two-level state due to the temporal periodicity generated by the mechanical rotation (mechanical spin multiplexing) and derive an operator algebra analogous to the planar rotor algebra in an effective description of the system. The observed multiplexing allows a single spin-1/2 to carry more than two states, and potentially enabling the processing of multiple quantum bits on a single spin.

2000原子力放射線一般
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