Sensitive and Efficient Spin Control of Solid-State Quantum Computer Device Si:P by Spin Current

• Project/Area Number: 25K17653
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 21060:Electron device and electronic equipment-related
• Research Institution: University of Fukui
• Principal Investigator: 石川 裕也 福井大学, 遠赤外領域開発研究センター, 講師 (80825282)
• Project Period (FY): 2025-04-01 – 2028-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2025)
• Budget Amount: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000); Fiscal Year 2027: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2026: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000); Fiscal Year 2025: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
• Keywords: 固体量子コンピュータ / 磁気共鳴 / スピン流

Outline of Research at the Start

磁気共鳴型固体量子コンピュータ（QC）のデバイス候補である希薄リンドープシリコン(Si:P)半導体の実用化に向けて、測定感度がスピン数に依存しないスピンポンピングやスピン流を用いた量子ビット31P核スピンの新たな制御・検出法を提案する。Si:Pの表面に厚さ数nmの重金属薄膜を配置することでESR及びNMRによるスピン共鳴とスピン流の相互変換を利用してスピンダイナミクスを電気的に検出・制御することを目指す。本研究提案により31P核のスピンダイナミクスを解明し、動的核偏極(DNP)-NMRと組み合わせることで世界に先駆けてQCのスピン制御を行う。