2010 Fiscal Year Annual Research Report
高温超伝導体・強磁性体ハイブリッド素子の量子輸送と量子ビットへの応用
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22710096
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
川畑 史郎 独立行政法人産業技術総合研究所, ナノシステム研究部門, 主任研究員 (30356852)
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| Keywords | 高温超伝導体 / 量子コンピュータ / メゾスコピック系 / 強相関エレクトロニクス / スピントロニクス / 強磁性絶縁体 / ジョセフソン接合 / 電子状態理論 |
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| Research Abstract |
本提案においては、高温超伝導体と強磁性絶縁体からなる新奇な超伝導ハイブリッドデバイスの提唱を行い、コヒーレントな量子ビット実現のために不可欠なパイ接合が出現することを理論的に示す。そのために、バンド構造を考慮したジョセフソン電流計算法を用いてパイ接合出現の条件を明らかにし、素子設計及び特性評価を行う.そして、その結果を基に新たな量子ビットの提案を行い高温領域で極めて長いコヒーレンス時間が期待できることを理論的に示す。同時に実験グループとの共同研究も展開し、量子ビット実現を目指す。本年度は昨年度開発した高温超伝導体/強磁性絶縁体/高温超伝導体接合におけるジョセフソン電流計算プログラムを用いて現実的構造(エネルギーバンド、素子構造)を考慮したジョセフソン電流の大規模数値シミュレーションを行った。その結果、パイ接合が出現するためにはエネルギーバンド構造の波数依存性が重要であることを明らかにした。また摂動理論を用いた解析計算を行い、パイ接合出現の物理的起源を明らかにした。さらに、温度の増大によりパイ-転移が生じることも数値的に明らかにした。そして、超伝導体/強磁性体/絶縁体/超伝導体接合における準粒子輸送理論も構築した。以上の成果に基づいて、実験的にパイ接合を検出する方法の提案を行った。以上により、超伝導ハイブリッドデバイスのコヒーレンス性能を解析するための準備が整った。これらの成果に関して、本年度は国際会議(ロシア)において招待講演を行った。
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