| Project/Area Number |
19K14640
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 13020:Semiconductors, optical properties of condensed matter and atomic physics-related
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
Noiri Akito 国立研究開発法人理化学研究所, 創発物性科学研究センター, 基礎科学特別研究員 (40804042)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
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| Keywords | 量子ビット / 量子ドット / 電子スピン |
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| Outline of Research at the Start |
高い集積性を有する量子計算機としての可能性が着目されている半導体量子ドット中の電子スピン系では、複数の電子スピンによる様々なサブレベルを量子ビットとして用いることができる。中でも、高い制御性を誇る単一スピン量子ビットと検出に優れる一重項-三重項量子ビットを結合した異種スピン量子ビット複合系は、両方式の利点を融合した効率的なスピン量子計算が可能となる。本研究では、コヒーレンスに優れるシリコン量子ドットで高性能な異種スピン量子ビット複合系を実現し、スピン量子計算の可能性を飛躍的に広げることを目指す。
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| Outline of Final Research Achievements |
We developed device fabrication techniques to fabricate stable and tunable silicon quantum dots with a high yield. We realized a high-fidelity single-qubit control in single electron spin qubits and also demonstrated a single-qubit operation for a singlet-triplet qubit. Then we focused on improving a performance of a two-qubit gate between two single electron spin qubits. We carefully designed the device to make the two-qubit gate faster and as a result, we succeeded in enhancing a two-qubit gate fidelity. Furthermore, we established a new technique to control a two-qubit coupling and drastically enhanced on off ratio of the two-qubit coupling.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
シリコンスピン量子コンピュータでは、量子ビットの種類、2量子ビット操作の実装手法など基本動作においても複数の候補があり、その優位性はいまだ決まっていない。本研究では、異種スピン量子ビット複合系の実現可能性や既存の2量子ビット操作手法における高忠実操作の実現、およびより拡張性に優れる新しい2量子ビット操作手法の開発を行うことで、各手法の性能や相性を明らかにし、今後のシリコンスピン量子コンピュータの開発方針に指針を与えた。
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