多重集積化結合量子ドットデバイスによるシリコン中の電子スピン制御に関する研究

利用多个集成耦合量子点器件控制硅中电子自旋的研究

• 批准号: 12J05629
• 负责人: 蒲原 知宏
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2012
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2012 至 2013
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12J05629/
• 关键词: シリコン; 量子ドット; 単電子スピン

本研究の目的は、既存のシリコンテクノロジに量子情報分野を融合する足がかりを作ることである。またこの目的を達成するために、シリコン量子ドット中の電子スピン状態を制御し、量子コンピュータの基本ゲートである回転ゲートや制御ノットゲートを実現することを目標としており、その研究過程でスピントロニクスへの応用も考え、Si中の電子スピン緩和時間測定、要因特定とダイナミクスの物理解明を行う。本研究では、シリコン量子ビットの形成に向けて、まず電子スピンを制御するための構造の提案や計算、作製を行い、またその基礎物性の測定を行なった。この段階においてもSi中の電子に関する新しい知見や単電子の制御技術の向上をさせることができた。しかし同時に、シリコンを用いた単電子スピン制御の難しさも明らかになり、実際の電子スピン制御を行う素子構造の設計に多くの時間を割く必要があった。次にこれらの計算、及び基礎測定に基づいた電子スピンを制御するための測定システムの立ち上げ、及び実験を実施した。具体的には、測定プログラムの開発、そのプログラムを用いてのデバイスへの磁場・高周波印加実験を行った。またこの結果として、Si中の電子スピン、及びシリコンで近年重要視され出しているバレーに関連すると考えられる電子輸送特性、また電子スピンの方向を制御したことに由来すると考えられる弱い電流ピークを観測した。この結果は更に解析を勧める必要があるが、初のシリコン電子スピン量子ビットに向けた、最も重要な技術の開発ができた可能性があり、本研究における大きな結果であると考えられる。以上より、研究の最終目標とする多重電子スピン量子ビット自体は達成できていないものの、Si中の電子スピン制御についての基礎技術の開発を進めることができており、Si中における電子スピン量子ビット、ひいては量子コンピュータ実現に向けた重要な技術開発、及び知見を得ることができた。

The purpose of this study is to integrate existing quantum information. To achieve this goal, the electronic state control in quantum devices, the basic control of quantum devices, the application of quantum devices, the measurement of electronic state relaxation time in Si, and the physical interpretation of specific quantum devices are carried out. This study is aimed at the formation of quantum particles, the preparation of electron particles, the calculation and operation of structures, and the determination of basic physical properties. The new technology of electronic control in silicon technology At the same time, the electronic control system is difficult to control. At the same time, the electronic control system is difficult to control. The calculation and basic measurement of the electronic system are carried out in the following ways: Specifically, the development of measurement platforms and the implementation of high-frequency magnetic fields and high-frequency waves in devices used in the measurement of platforms have been carried out. The result is that the electron transport characteristics in Si are important in recent years, and the electron transport characteristics in Si are important in recent years. The results of this study are necessary for the analysis of quantum physics and the development of the most important technologies. The ultimate goal of this research is to achieve the development of fundamental technologies for the control of multiple electron particles in Si, and to advance the development of fundamental technologies for the control of multiple electron particles in Si, and to achieve important technological developments and insights for the realization of multiple electron particles in Si.

项目成果

Micro magnets on lithographically-de丘ned Si double quantum dots for electron spin resonance

用于电子自旋共振的光刻去山硅双量子点上的微磁体

• 发表时间: 2013
• 作者: 酒井幹夫;茂渡悠介;水谷慎;蒲原知宏
• 通讯作者: 蒲原知宏

Multifunctionallithographically-defined Si quantum dots for spin qubits

用于自旋量子位的多功能光刻定义的硅量子点

• 发表时间: 2013
• 作者: S. Kato;Y. Watanabe;Y. Kurokawa;A. Yamada;Y. Ohta;Y. Niwa;M. Hirota;K.Horibe,T.Kodera,T.Kambara,Y.Kawano,K.Uchida,S.Oda;T.Kambara,T.Kodera,S.Oda
• 通讯作者: T.Kambara,T.Kodera,S.Oda

形状異方性を持つ強磁性体を用いた局所磁場によるシリコン量子ドット中の電子スピン共鳴法の検討

利用具有形状各向异性的铁磁材料的局域磁场研究硅量子点中的电子自旋共振

• 发表时间: 2014
• 作者: 水谷慎;酒井幹夫;蒲原 知宏
• 通讯作者: 蒲原 知宏

Dual Function of Charge Sensor: Charge Sensing and Gating

电荷传感器的双重功能：电荷感应和选通

• 发表时间: 2012
• 作者: Kambara Tomohiro;Kodera Tetsuo;Oda Shunri
• 通讯作者: Oda Shunri

GHz photon-activated hopping between localized states in a silicon quantum dot

GHz 光子激活硅量子点局域态之间的跳跃

• DOI: 10.1088/1367-2630/16/1/013016
• 发表时间: 2014
• 期刊: New Journal of Physics
• 影响因子: 3.3
• 作者: T. Ferrus;A. Rossi;A. Andreev;T. Kodera;T. Kambara;W;Lin;S. Oda and D. A. Williams
• 通讯作者: S. Oda and D. A. Williams