量子ホールエニオン操作のためのトポロジカル量子技術

用于量子全任意子操纵的拓扑量子技术

• 批准号: 22H00112
• 负责人: 橋坂 昌幸
• 金额: $ 28.29万
• 依托单位: The University of Tokyo (2023)NTT Basic Research Laboratories (2022)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H00112/
• 关键词: 分数量子ホール効果; エニオン統計; トポロジカル量子計算

本課題「量子ホールエニオン操作のためのトポロジカル量子技術」では、研究期間終了後も含めた長期目標として「分数量子ホール準粒子のエニオン統計を利用したトポロジカル量子ビットの作製」を設定する。この目標に向けて、研究期間中には、第一に基本デバイスである単一エニオン源およびエニオン量子干渉計の作製、第二にエニオンのダイナミクス制御に利用する高速電荷パルス生成技術の確立、第三に非可換エニオンを発現する高品質半導体ヘテロ構造の作製、第四にエニオン制御システムのアーキテクチャ提案を目指す。令和4年度は本課題の初年度であるため、計画全体の基礎をなすトピックについて研究に取り組んだ。エニオン検出の基本デバイスとして、並走エッジ状態を用いたMach-Zehnder干渉計を検討している。まず並走する整数エッジ状態を用いて干渉計を作製し、量子干渉の観測に成功した。また、並走エッジ状態を用いる場合特有のデコヒーレンス機構を実験で発見した。このデコヒーレンス機構を詳細に調べるための理論解析を行い、実験結果を定性的に説明することが可能になった。今後は定量的な評価を進める。単一エニオン源の作製に向けて、時短電圧パルス生成技術の開発に取り組んだ。テラヘルツ導波路に埋め込まれたグラフェンに対して2ps程度の時間幅のパルス生成に成功し、さらにグラフェン中を伝播する信号の速度制御にも成功した。非可換エニオンの観測に向けて、半導体試料の高品質化にも取り組んだ。MBE結晶成長環境の改善により移動度500万cm^2/Vs程度の高品質試料を得ることができ、非可換エニオンの観測に向けて大きく前進した。エッジ状態を伝播するエニオンによる量子ビット作製に向けて、バルク領域におけるエニオンとエッジを伝播するエニオンの関連を理論的に調べ、エッジ状態を用いるアーキテクチャの妥当性を確認した。

This topic "quantum ホ ー ル エ ニ オ ン operation の た め の ト ポ ロ ジ カ ル quantum technology" で は, during the study period after the end of も containing め た long-term goals と し て "fractional quantum ホ ー ル quasiparticle の エ ニ オ を ン statistics using し た ト ポ ロ ジ カ ル quantum ビ ッ ト の as" を set す る. こ の target に to け て, during the study period in に は, first に basic デ バ イ ス で あ る 単 a エ ニ オ ン source お よ び エ ニ オ ン quantum dry involved の cropping systems, the second に エ ニ オ ン の ダ イ ナ ミ ク ス suppression に using す る high-speed charge パ ル ス の generating technology to establish the third に, noncommutative エ ニ オ ン を 発 now す る high-quality semiconductor ヘ テ の ロ structure system, the fourth Youdaoplaceholder0 and ア control システム and ア and キテ and チャ proposals を and を have the eye to す. In the fourth year of the Reiwa era, the であるため initial year of this project <e:1>, the overall <s:1> foundation of the plan をなすトピッ に に て て て て research に, and the んだ group んだ were selected. エ ニ オ ン 検 の basic デ バ イ ス と し て, and walk エ ッ state ジ を い た Mach Zehnder - dry involved meter を beg し 検 て い る. ま ず and walk す る integer エ ッ state ジ を い て doing involved し the を cropping systems, quantum involved の 観 に measuring success し た. ま た, and walk エ ッ state ジ を い る occasion special の デ コ ヒ ー レ ン ス institutions を be 験 で 発 see し た. こ の デ コ ヒ ー レ ン ス institutions を detailed に adjustable べ る た め の theory analytical line を い, be 験 result を qualitative に す る こ と が may に な っ た. In the future, the quantitative な evaluation 価を will be advanced to める. Youdaoplaceholder0 a エニ エニ エニ <s:1> <s:1> source is used to make に to けて, and short-time voltage パ ス ス generation technology is developed to に obtain a set of んだ. テ ラ ヘ ル ツ guided wave road に buried め 込 ま れ た グ ラ フ ェ ン に し seaborne て 2 ps degree の time picture の パ ル ス generated に successful し, さ ら に グ ラ フ ェ ン in を 伝 sowing す る の speed signal suppression に も successful し た. Non-interchangeable エニ, エニ, <s:1>, 観, 観, に, けて, high-quality semiconductor test materials に, に, take a set of んだ. MBE の improve crystal growth environment に よ り mobile degrees 5 million cm ^ 2 / Vs の high quality test material を る こ と が で き, non replaceable エ ニ オ ン の 観 に to け て big き く forward し た. エ ッ ジ state を 伝 sowing す る エ ニ オ ン に よ る quantum ビ ッ ト cropping に to け て, バ ル ク field に お け る エ ニ オ ン と エ ッ ジ を 伝 sowing す る エ ニ オ ン の masato even を theory に べ, エ ッ state ジ を い る ア ー キ テ ク チ ャ の justice を confirm し た.

项目成果

スピン分離した並走エッジチャネル電子干渉計におけるバイアス誘起デコヒーレンス

自旋分离平行边缘通道电子干涉仪中偏置引起的退相干

• 发表时间: 2023
• 作者: 清水貴勢;橋坂昌幸;伊與田英輝;遠藤彰;勝本信吾;熊田倫雄
• 通讯作者: 熊田倫雄

A hallmark of disordered reconstructed-edge transport at a fractional-integer quantum Hall junction

分数整数量子霍尔结处无序重建边缘传输的标志

• 发表时间: 2022
• 作者: Masayuki Hashisaka;Takuya Ito;Takafumi Akiho;Satoshi Sasaki;Norio Kumada;Naokazu Shibata;Koji Muraki
• 通讯作者: Koji Muraki

NTT物性科学基礎研究所量子固体物性研究グループホームページ

NTT固体材料基础研究所量子固体物理研究组主页

Fast time-domain current measurement for quantum dot charge sensing using a homemade cryogenic transimpedance amplifier

使用自制低温互阻抗放大器进行量子点电荷传感的快速时域电流测量

• DOI: 10.1063/5.0118391
• 发表时间: 2022
• 期刊: Appl. Phys. Lett.
• 作者: Heorhii Bohuslavskyi;Masayuki Hashisaka;Takase Shimizu;Takafumi Akiho;Koji Muraki;Norio Kumada
• 通讯作者: Norio Kumada

Ultrafast carrier dynamics in graphene

石墨烯中的超快载流子动力学

• 发表时间: 2023
• 作者: Y. Ihara;R. Hiyoshi;M. Shimohashi;M. Hirata;T. Sasaki;Y. Araki;Y. Tokunaga;and T. Arima;高村博之;Norio Kumada
• 通讯作者: Norio Kumada