電荷密度波を用いた量子コンピュータの研究

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最終年度である本年度は,電荷密度波(CDW)中に形成される位相転位の量子コヒーレンスを観測すべく,実際に試料を作成し測定を行った。また,CDW中の位相転位を考察する中で,これと双対関係にあるジョセブソン伝送線路中のフラクソン対を用いた量子ビットの着想が生まれ,新規量子ビットとして提案した。1.CDW位相転位の観測原子鎖間に電圧を印加すると脚転位炉生じ、これを介した伝導チャンネルの形成により・抵抗値が変化すると予想される・特に位相転位が量子的に振舞う場合,抵抗値の変化は大きくなり,微分抵抗の振る舞いに大きな影響が現れると予想される。以上の予想のもと,短冊状のNbSe_3単結晶を加工して原子鎖間に印加電圧が集中する構造を作成し,液体窒素温度下で微分抵抗測定を行った。結果として,これまでに報告されたものとは異なる特異なピーク構造が得られた。これは短冊状のサンプルには見られない特徴であり,原子鎖間の伝導の寄与によるものと考えられる。しかし,ピークの位置が予想とずれており,位相転位由来のものとは断定できなかったため,さらなる検証が必要である。2.半整数フラクソン量子ビットの提案CDW中の位相転位とジョセプソン伝送線路中のフラクゾンは双対な関係にあり,同型の運動方程式に従う。特に,強磁性絶縁層を有するジョセブソン伝送線路(SFS線路)においては,原子鎖間の相互作用を考慮したCDWと同様にダブル・サイン・ゴルドン方程式が成立する。このSFS線路において,二つの半整数フラクソンが結合した新しい状態を形成することを明らかにし,その量子化された内部振動を用いて量子ビットが形成可能であることを示し,移動可能な新規量子ビットとして提案した。