2024 Fiscal Year Research-status Report
スピン軌道相互作用を利用した集積スピン量子ビット基盤の開拓
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23K26486
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
木山 治樹 九州大学, システム情報科学研究院, 准教授 (80749515)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
板垣 奈穂 九州大学, システム情報科学研究院, 教授 (60579100)
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| Project Period (FY) |
2024-04-01 – 2026-03-31
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| Keywords | 量子ドット / スピン / スピン軌道相互作用 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
２０２４年度は、改良したInAs/InGaAs/InAlAs量子井戸を用いてゲート制御量子ドットの作製に取り組んだ。昨年度同様にフレームゲートを採用し、量子ドット電荷計を有する4重量子ドット構造を作製した。極低温において作製した試料の電気伝導測定を行い、並列伝導がないことを確認した。次に、ゲート電極を用いて量子ドットの形成を行った。量子ドットに特徴的なクーロン振動の観測に成功し、量子ドットの形成を確認した。昨年度に比べて電荷ノイズが少なく、安定した量子ドット動作を確認した。さらに、量子ドット近傍に作製した電荷計を用いて単一電荷検出を行った。クーロン振動に同期した電荷計信号ステップを観測し、単一電荷検出に成功した。また、量子ドット－二次元電子面間のトンネル結合を数百Ｈｚ～数ｋＨｚに調整し、シングルショット単一電荷検出を行った。積算時間２００マイクロ秒で明瞭なランダムテレグラフノイズを観測した。これまでGaAs量子ドットやシリコン量子ドットにおけるシングルショット単一電荷検出は数マイクロ秒程度の高速検出が実現されており、スピン読み出しへの応用に向けて電荷検出感度の改善が必要である。次に、単一電荷検出を用いて二重量子ドット、三重量子ドット、および四重量子ドットの形成を確認した。各量子ドットの電子数がゼロの状態を含む、少数電子状態の制御に成功した。また、量子ドット間のトンネル結合の制御にも成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
当初計画通り、量子井戸基板構造を改良し、それを用いて安定動作を示すゲート制御量子ドットの作製に成功した。また、単一電荷検出や、多重量子ドットの形成およびその電子数制御にも成功した。しかし、電荷計感度が不十分なため量子ドットの調整に時間を要してしまい、スピン読み出しの実現には至っていない。
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| Strategy for Future Research Activity |
電荷計感度が不十分であるため従来のスピン読み出しは困難であると予想されるが、研究グループ独自の二重ラッチング法を用いることで可能である。今後はスピン読み出しを実現し、その後単一スピン操作に取り組む。
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| Causes of Carryover |
購入予定であったマイクロ波信号発生器は昨年度購入している。試料作製用試薬等の消耗品は昨年度の余りを使用した。来年度は実験で使用予定であった希釈冷凍機が動作不良となってしまったため、冷凍機購入に使用する予定である。
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