Universal Q-bits based on topological spin textures

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キラル磁性薄膜中のトポロジカルスピンテクスチャのサイズは数ナノメートルと極めて小さくかつ安定性が高く、電流・電圧で制御可能である。更に、フォトン（光量子）・フォノン（音量子）・マグノンなど量子との相互作用によって、量子コンピューティングへの応用が注目されている。本研究は、ナノスケールのトポロジカルスピンテクスチャとGHz帯域のマグノン及びGHz帯域の表面弾性波、薄膜体積弾性波との相互作用に着目し、トポロジカルスピンテクスチャのトポロジカル数やヘリシティーの制御によって、トポロジカルスピンテクスチャに基づく量子ビットの創製に関する研究である。今年度では、磁性円板中のmeronと呼ばれるトポロジカルソリトンに着目し、磁性円板のサイズが数ナノになると、円板中心のスピンの向きが上向き、下向きが量子ビットの0、１のように振舞ことを証明した。更に、ナノスケールの磁性円板を磁界、電流の制御により、具体的な量子ゲートを提案した。これらの結果はCommunications materialsに投稿し、2022年11月10日に掲載された。更に、磁気スキルミオンの中のヘリシティー（ねじれ）に着目し、フラストレーション磁性体の中の磁気スキルミオン串のトポロジカルヘリシティ波の非線形的な振る舞いを検討した。磁気スキルミオンのヘリシティー（ねじれ）特性を用いた量子ビットへの応用に展開している。初期的な結果をPhyscial Review Bに投稿し、2022年8月10日に掲載された。