2022 Fiscal Year Annual Research Report
シリコン電子スピン量子ビットの高精度トンネル輸送技術の確立
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21K14485
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
米田 淳 東京工業大学, 超スマート社会卓越教育院, 特任准教授 (60734366)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 量子ビット / 量子ドット / 単一スピン / トンネル効果 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では、制御性と量子コヒーレンスに優れ、集積回路技術と親和性が高い量子ビット系として、量子コンピュータへの応用が期待されるシリコン量子ドット中の電子スピンを、高精度にトンネル輸送する技術の確立にむけた研究を実施した。このようなトンネル輸送技術の実現可能性について検証するうえで、トンネル過程が電子スピンの位相コヒーレンスに与える影響の理解が重要となる。これまでに、輸送に用いる量子ドット間のトンネル結合を大きくすることで、非断熱トンネルの影響が抑制された、99%を超える高い忠実度での位相コヒーレントなトンネルが可能であることを実証した。またトンネル領域における電子スピンの位相コヒーレンスは、電荷雑音が量子ドット準位に与える影響を考慮したモデルでよく説明できることが分かった。当該年度は電荷雑音がトンネル結合そのものに与える影響についても調べ、スピン交換結合の揺らぎを測定することで、その雑音スペクトルの推定に成功した。さらに、シリコン量子ドットデバイス中の電荷雑音を評価し、その温度依存性の詳細な測定から電荷雑音源を特徴づける活性化エネルギーを算出した。加えて、電子スピンの位相コヒーレンスやトンネル輸送実験に対して、電荷雑音やクロストークが与える影響を低減する方法を見出した。これらは、高精度なトンネル輸送を活用したシリコン量子ビットアーキテクチャの結合性や設計自由度向上につながる重要な成果であると考えられる。
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[Presentation] Long-term characteristic stabilization of a semiconductor double quantum dot based on a multi-dimensional gradient descent technique2022
Author(s)
C. Wen, H. Takahashi, S. I. Ibad, S. Nishiyama, K. Kato, Y. Liu, S. Murakami, T. Mori, R. Mizokuchi, J. Yoneda, T. Kodera
Organizer
2022 International Conference on Solid Device and Materials (SSDM 2022)
Int'l Joint Research
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