ヘリウム液面電子による量子計算の研究

利用氦表面电子的量子计算研究

• 批准号: 05F05605
• 负责人: 河野 公俊
• 金额: $ 1.54万
• 依托单位: The Institute of Physical and Chemical Research
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05F05605/
• 关键词: ヘリウム液面電子; ホットエレクトロン; 量子遷移; ヘリウム3; ミリ波吸収; 非平衡状態; 2次元電子系; 量子ビット; 量子計算; 量子状態遷移; デコヒーレンス; ミリ波分光

ヘリウム液面上で電子の位置を1電子単位で制御し、またミリ波励起によってその量子状態を制御することにより、量子ビットを作成することが原理的に可能である。電子の量子状態を観測することは、量子計算結果の読み出しを行うことにあたり、単一電子の量子状態制御と状態観測は大きな実用可能性をもっているとともに、量子力学の基礎に関わる重要な基礎科学の課題でもある。これらの技術要素がいずれも、実現可能であることは、ほぼ明白であるが、実験的実証は今後の大きな課題である。本研究計画では、これらの課題のうち、ミリ波励起による表面励起状態への遷移を制御することと、励起状態からの選択的なイオン化による、電子状態観測の基礎を理解することを目的として、ミリ波照射下での表面電子の3次元空間への逸出現象について調べる。今年度はミリ波の吸収により液面に対して垂直方向の量子状態が励起された後にヘリウム蒸気中の原子と電子が衝突することで、その運動エネルギーが水平方向に転換されることによる、ホットエレクトロン効果が顕著に観測されることを見出した。電子間の強い相互作用により複数のサブバンドに分布する電子が単一の温度を持つことが期待されることから、理論的なモデルを提案し実験結果との比較を行った。ミリ波のない状況におおいて、斉藤基彦らの考察したホットエレクトロン効果と類似性が高いことがわかり、定量的にもよい理論との一致が得られた。現在論文を投稿中である。

で electronic の ヘ リ ウ ム liquid surface location を 1 electronic 単 で royal し, ま た ミ リ wave excitation up に よ っ て そ の quantum state を suppression す る こ と に よ り, quantum ビ ッ ト を made す る こ と に が principle may で あ る. Electronic の quantum state を 観 measuring す る こ と は, quantum computing results の 読 み out し を line う こ と に あ た り, 単 an electronic の quantum state suppression と state 観 は measuring large き な possibility be used を も っ て い る と と も に, quantum mechanics の に masato わ る important topic な basic science の で も あ る. こ れ ら の technology elements が い ず れ も, may be now で あ る こ と は, ほ ぼ understand で あ る が, be 験 be pass は future の big き な subject で あ る. This research project で は, こ れ ら の subject の う ち, ミ リ wave excitation up に よ る surface wound up state へ の migration を suppression す る こ と と, excitation state か ら の sentaku of な イ オ ン change に よ る understanding を basis, electronic state 観 の す る こ と を purpose と し て, ミ リ wave beams で の surface electronic の 3 dimensional space へ の escape phenomenon に つ い て adjustable べ る. Our は ミ の リ wave absorption 収 に よ り level に し seaborne て vertical の quantum state が wound up さ れ た after に ヘ リ ウ ム steamed 気 の atoms in と electronic が conflict す る こ と で, そ の movement エ ネ ル ギ ー が horizontal に planning in さ れ る こ と に よ る, ホ ッ ト エ レ ク ト ロ ン unseen fruit が 顕 the に 観 measuring さ れ る こ と を shows し た. Strong の い interaction between electronic に よ り plural の サ ブ バ ン ド に distribution す る electronic が 単 を hold a の temperature つ こ と が expect さ れ る こ と か ら, theory of な モ デ ル を proposal し be 験 results と の is line を っ た. ミ リ wave の な い condition に お お い て, 斉 cane he ら の investigation し た ホ ッ ト エ レ ク ト ロ ン unseen fruit と similarity が high い こ と が わ か り, quantitative に も よ い theory と の consistent が have ら れ た. The paper を is now available for submission である.