カーボンナノチューブを用いたスピン量子エンタングラー・量子ビットの創製

使用碳纳米管创建自旋量子纠缠器/量子位

• 批准号: 16651050
• 负责人: 春山 純志
• 金额: $ 2.3万
• 依托单位: Aoyama Gakuin University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-16651050/
• 关键词: ナノチューブ; スピンエンタングラー; 量子ビット; クーパー対; ラッティンジャー; カーボンナノチューブ; 超電導; 朝永・ラッティンジャー液体; スピン

カーボンナノチューブ(CNT s)を用いてスピン量子エンタングラーを創製するための基礎実験を行い、その構成要素となる下記の実験に成功した。1:朝永ラッティンジャー液体(TLL)状態を持つ複数のCNT sの一端に超伝導金属(Nb)を接続し、クーパー対を注入した。この時TLLの持つクーロン斥力によりクーパー対が個々のスピンに分離され別々のCNT sに注入されることを、伝導度と温度の相関に存在するべき乗則を詳しく観察し理論と比較することで確認することに成功した。特にチューブ直径をほぼ同一に保ちながらチューブ間隔を変調することに成功し、べき乗則の測定結果と理論を比較することでクーパー対分離の可能性をさらに明らかにした。これにより超伝導電極から注入するクーパー対を高効率で各スピンに分離し別々のCNT sに注入することが可能になり、分離されたスピンを磁場などで制御することでスピン量子エンタングラーの基本動作を可能にした。2:上記超伝導体の空間的次元が低いほどクーパー対の分離効率は高いことが理論で予言されている。このため一次元伝導体であるCNT sを超伝導にすることを試みた。その結果多層CNT sを電極で完全終端することでT_c=12Kという世界最高温度で超伝導転移させることに成功した。この超伝導多層CNT sとTLLを持つCNT sのハイブリッド系を作ることで、最終的に極めて高効率でクーパー対をスピン分離し、スピン量子エンタングラーの創製が可能になった。

The basic principles and components of CNT are described below. 1: towards the permanent liquid (TLL) state, a plurality of CNT are injected at one end with a superconducting metal (Nb). This time TLL's persistence in repulsion, separation, and CNT injection, conductivity, and temperature correlation exist, and the results are verified in detail by theoretical comparison. The results of the measurements were compared with the results of the measurements made by the authors. For example, if a semiconductor device is used, it can be used to inject a semiconductor device into a semiconductor device. 2: Note that the space dimension of the superconductor is low and the separation efficiency is high. The first element is the CNT. As a result, multi-layer CNT electrodes are completely terminated. T_c=12K. The highest temperature in the world is successfully transferred. This superconductive multilayer CNT and TLL can be used to create CNT systems with high efficiency.

项目成果

超伝導カーボンナノチューブの創製

超导碳纳米管的制备

• 发表时间: 2006

Proximity-induced superconductivity, spin entanglement, and Luttinger liquid in carbon nanotubes

碳纳米管中的邻近诱导超导性、自旋纠缠和拉廷格液体

• 发表时间: 2005
• 期刊: Indian J.Chemistry, special Issue for Electrochemistry at Nano Electrodes 44A
• 作者: J.Haruyama;I.Takesue et al.
• 通讯作者: I.Takesue et al.

Supercurrent through diffusive multi-walled carbon nanotubes

通过扩散多壁碳纳米管的超电流

• 发表时间: 2004
• 期刊: Physica C 408-410
• 作者: J.Haruyama;I.Takesue;他;J.Haruyama
• 通讯作者: J.Haruyama

Superconductivity in entirely end-bonded multiwalled carbon nanotubes

• DOI: 10.1103/physrevlett.96.057001
• 发表时间: 2006-02-10
• 期刊: PHYSICAL REVIEW LETTERS
• 影响因子: 8.6
• 作者: Takesue, I;Haruyama, J;Shinohara, H
• 通讯作者: Shinohara, H

Possibility of quantum computation in carbon nanotubes, -Cooper pairs, Tomonaga-Luttinger liquids, and spin entanglement-

碳纳米管、库珀对、朝永-卢廷格液体和自旋纠缠中量子计算的可能性

• 发表时间: 2006
• 期刊: Quantum computation and quantum information ; NATO Science series (印刷中)
• 作者: I.Takesue;J.Haruyama et al.;J.Haruyama
• 通讯作者: J.Haruyama