固体量子コンピュータデバイスSi:Pのパルス法磁気共鳴によるスピン制御

脉冲法磁共振对固态量子计算机器件Si:P的自旋控制

• 批准号: 22K14269
• 负责人: 石川 裕也
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: University of Fukui
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K14269/
• 关键词: Pulsed-ESR; NMR; Micro Resonator; パルス電子スピン共鳴; ESR/NMR二重磁気共鳴; 超低温; 高周波; 極小共振器

本研究は固体量子コンピュータ（QC）デバイス候補である希薄リンドープシリコン半導体（SI:P）のパルス電子スピン共鳴（ESR）及び核磁気共鳴（NMR）によるスピン制御を目指し、極小共振器（micro-resonatro：μR）の開発を行っている。量子ビットとして扱う31P核のスピンダイナミクスを明らかにするため、超低温・高磁場領域においてパルス法を用いたESR及びNMRの二重磁気共鳴を行うことを目的としている。当該年度は、μRの開発及び磁気共鳴による特性評価を行い、NMRコイルのセットアップを製作する計画となっていた。μRの製作については、共同研究先であるフィンランドTurku大にてディスク部分の試作を実施し、同国Aalto大にてフォトリソグラフィにより製作したμRの切り出しに成功した。現在試作したμRの共振特性評価に向けて、電磁場解析ソフトCOMSOLを用いた導波管とディスクの最適な位置関係について研究を進めている。実測評価用のシステムの構築は既に終わっており、シミュレーションが終わり次第実測評価に移行する予定である。μRの製作と並行して進めてきたNMRコイルの設計検討として、μRの代わりに円筒型共振器を用いたENDOR測定を実施した。二重磁気共鳴実現の指標となるENDOR信号観測に取り組んだが、薄膜や空間的距離によりWクラスのCW-RFアンプが新たに必要であることも併せて判明した。コイルと試料との空間的距離をNMR及びENDORの結果については国際会議（International Conference on Low Temperature Physics (LT29)で講演するなどしている。

This study focuses on the control of electron resonance (ESR) and nuclear magnetic resonance (NMR) in solid-state quantum chemistry (QC) and the development of micro-resonators (μR). 31P nuclear energy is used in the field of ultra-low temperature and high magnetic field. During this year, the development of μR and the evaluation of magnetic resonance characteristics were carried out, and the preparation of NMR spectra was planned. The first step in the joint study of the production of μR is to implement the test of the large number of turks, and the first step in the production of μR is to successfully implement the test. Now try to evaluate the resonance characteristics of μR, analyze the electromagnetic field, and study the optimal position relationship of waveguide. The structure of the evaluation system is determined by the final evaluation system. Design of μR and measurement of ENDOR in cylindrical resonators Double magnetic resonance detection index: ENDOR signal detection, determination of the distance between the components and the film space, determination of the distance between the components and the CW-RF signal, determination of the distance between the components and the film space, determination of the distance between the component and the film space. The results of NMR and ENDOR were presented at the International Conference on Low Temperature Physics (LT29).