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スピントロニクス量子操作研究調整班

研究課題

研究課題/領域番号 14076106
研究種目

特定領域研究

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関慶應義塾大学

研究代表者

伊藤 公平  慶應義塾大学, 理工学部, 助教授 (30276414)

研究分担者 大野 裕三  東北大学, 電気通信研究所, 助教授 (00282012)
武藤 俊一  北海道大学, 大学院工学研究科, 教授 (00114900)
石橋 幸治  理化学研究所, 極微デバイス工学研究室, 主任研究員 (30211048)
研究期間 (年度) 2002 – 2005
研究課題ステータス 完了 (2005年度)
配分額 *注記
15,600千円 (直接経費: 15,600千円)
2005年度: 4,000千円 (直接経費: 4,000千円)
2004年度: 4,800千円 (直接経費: 4,800千円)
2003年度: 4,500千円 (直接経費: 4,500千円)
2002年度: 2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
キーワードスピン / 半導体 / 同位体 / 量子操作 / スピントロニクス
研究概要

伊藤は,同位体組織が制御されたシリコン半導体を利用して,核スピンと電子スピンの量子操作研究を概観した.量子操作としては電子スピンを介した核スピンの初期化や,パルス量子操作による核スピンコヒーレンスの25秒までの延長が大きな成果である.また,リン(^<31>P)不純物を電子スピンおよび核スピン量子ビットとして添加し,同位体純度に対するリン電子スピンコヒーレンスの挙動と電子スピンと核スピン間の相互作用の変化も明らかにした.
大野は,時間分解カー回転測定を用いた光学的手法による,半導体量子構造における核スピンのコヒーレントダイナミクスの検出を実証した.また,スピンエコー法により,局所的な核スピンの位相緩和時間と不均一広がりによる実効的な位相緩和時間を得た.スピンエコー法自体が量子操作技術であり,それを光のみで行った意義は大きい.
武藤は,量子ドットの電子スピンを用いた量子演算ゲートの研究を行った.核磁場を利用した光量子ビットから電子量子ビットへの量子ビット変換,量子演算・スピンデコヒーレンス,量子ドットの発光波長制御について実験的に検討した.また,四波混合をもちいた位相緩和時間測定にも成功した。
石橋は,カーボンナノチューブを用いたスピン量子ビットへの応用を検討した.単一ナノチューブに対して離散的な電子準位を観測し,それら電子準位を用いた量子操作の可能性を物理的に考察した.これらの量子操作が完成すれば,カーボンナノチューブをもちいた量子コンピュータが実現することになる.

報告書

(4件)
  • 2005 実績報告書
  • 2004 実績報告書
  • 2003 実績報告書
  • 2002 実績報告書
  • 研究成果

    (57件)

すべて 2005 2004 その他

すべて 雑誌論文 (36件) 文献書誌 (21件)

  • [雑誌論文] An All-silicon Linear Chain NMR Quantum Computer2005

    • 著者名/発表者名
      K.M.Itoh
    • 雑誌名

      Solid State Comm. 133

      ページ: 747-747

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Atomically Straight Steps on Vicinal Si(111) Surfaces Prepared by Step-parallel Current in the Kink-up Direction2005

    • 著者名/発表者名
      S.Yoshida, T.Sekiguchi, K.M.Itoh
    • 雑誌名

      Appl.Phys.Lett. 87

      ページ: 31903-31903

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Self-assembly of Parallel Atomic Wires and Periodic Clusters of Silicon on a Vicinal Si(111) Surface2005

    • 著者名/発表者名
      T.Sekiguchi, S.Yoshida, K.M.Itoh
    • 雑誌名

      Phys.Rev.Lett. 95

      ページ: 106101-106101

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Magnetic Mesa Structures Fabricated by Reactive Ion Etching with CO/NH_3/Xe Plasma Chemistry for an All-Silicon Quantum Computer2005

    • 著者名/発表者名
      D.F.Wang, A.Takahashi, Y.Matsumoto, K.M.Itoh, Y.Yamamoto, T.Ono, M.Esashi
    • 雑誌名

      Nanotechnology 16

      ページ: 990-994

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Optical Pumping of ^<29>Si Nuclear Spins in Bulk Silicon at High Magnetic Field and Liquid Helium Temperature2005

    • 著者名/発表者名
      A.S.Verhult, I.G.Rau, Y.Yamamoto, K.M.Itoh
    • 雑誌名

      Phys.Rev.B 71

      ページ: 235206-235206

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Coherence Time of Decoupled Nuclear Spins in Silicon2005

    • 著者名/発表者名
      T.D.Ladd, D.Maryenko, Y.Yamamoto, E.Abe, K.M.Itoh
    • 雑誌名

      Phys.Rev.B 71

      ページ: 14401-14401

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Fast quantum modular exponentiation2005

    • 著者名/発表者名
      R.Van Meter, K.M.Itoh
    • 雑誌名

      Phys.Rev.A 71

      ページ: 52320-52320

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Electron Spin Coherence of Phosphorus Donors in Isotopically Purified ^<29>Si2005

    • 著者名/発表者名
      E.Abe, J.Isoya, K.M.Itoh
    • 雑誌名

      Journal of Superconductivity 18

      ページ: 157-157

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Anharmonicity and Lattice Coupling of Bond-Centered Hydrogen and Interstitial Oxygen Defects in Monoisotopic Silicon Crystals2005

    • 著者名/発表者名
      R.N.Pereira, B.B.Nielsen, J.Coutinho, V.J.B.Torres, R.Jones, T.Ohya, K.M.Itoh, P.R.Briddon
    • 雑誌名

      Phys.Rev.B 71

      ページ: 115212-115212

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Host Isotope Effect on the Local Vibration Modes of VH_2 and VOH_2 Defects in Isotopically Enriched ^<28>Si,^<29>Si and ^<30>Si Single Crystals2005

    • 著者名/発表者名
      T.Ohya, K.M.Itho, R.N.Pereira, B.B.Nielsen
    • 雑誌名

      Jpn.J.Appl.Phys. 44・1

      ページ: 7309-7313

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Lattice Isotope Effects on the Widths of Optical Transitions in Silicon2005

    • 著者名/発表者名
      G.Davies, S.Hayama, S.Hao, J.Coutinho, S.K.Estreicher, M.Sanati, K.M.Itoh
    • 雑誌名

      J.Phys. : Condens.Matter 17

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Host isotope effects on midinfrared optical transitions in silicon2005

    • 著者名/発表者名
      G.Davies, S.Hayama, S.Hao, B.B.Nielsen, J.Coutinho, M.Sanati, S.K.Estreicher, K.M.Itoh
    • 雑誌名

      Phys.Rev.B 71

      ページ: 115212-115212

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Novel Phase Diagram of Superconductivity and Ferromagnetism in UGe_2 : a ^<73>Ge-NQR Study under High Pressure2005

    • 著者名/発表者名
      Y.Kitaoka, H.Kotegawa, A.Harada, S.Kawasaki, Y.Kawasaki, Y.Haga, E.Yamamoto, Y.Onuki, K.M.Itoh, E.E.Haller, H.Harima
    • 雑誌名

      J.Phys. : Condens.Matter 17

      ページ: 975-986

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Evidence for the Microscopic Coexistence of Superconductivity and Ferromagnetism in UGe_2 : ^<73>Ge-NMR/NQR Study2005

    • 著者名/発表者名
      A.Harada, H.Kotegawa, S.Kawasaki, Y.Kawasaki, G.-q.Zheng, Y.Kitaoka, E.Yamamoto, Y.Haga, Y.Onuki, K.Itoh, E.E.Haller
    • 雑誌名

      Physica B 359-361

      ページ: 1057-1059

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Polarization-dependent Shift in Excitonic Zeeman Splitting of Self-assembled InAlAs Quantum Dots2005

    • 著者名/発表者名
      T.Yokoi, S.Adachi, H.Sasakura, S.Muto, H.Z.Song, T.Usuki, S.Hirose
    • 雑誌名

      Phys.Rev.B 71

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Photon-spin Qubit-conversion Based on Overhauser Shift of Zeeman Energies in Quantum Dots2005

    • 著者名/発表者名
      S.Muto, S.Adachi, T.Yokoi, H.Sasakura, I.Suemune
    • 雑誌名

      Appl.Phys.Lett. 87

      ページ: 112506-112506

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Long Spin Relaxation in Self-assembled InAlAs Quantum Dots Observed by Heterodyne Four-wave Mixing2005

    • 著者名/発表者名
      T.Watanuki, S.Adachi, T.Yokoi, H.Sasakura, S.Muto
    • 雑誌名

      Appl.Phys.Lett. 86

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Observation of Overhauser Shift in a Self-assembled InAlAs Quantum Dot2005

    • 著者名/発表者名
      T.Yokoi, S.Adachi, H.Sasakura, S.Muto, H.Z.Song, T.Usuki, S.Hirose
    • 雑誌名

      Physica E 29

      ページ: 510-514

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Observation of Spin Relaxation in Self-assembled InAlAs Quantum Dots by Using Four-wave Mixing Technique2005

    • 著者名/発表者名
      S.Adachi, T.Watanuki, H.Sasakura, S.Muto
    • 雑誌名

      Phys.Stat.Sol.(c) 2

      ページ: 854-857

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Dynamic Nuclear Polarization in a Self-assembled InAlAs Quantum Dot2005

    • 著者名/発表者名
      S.Adachi, T.Yokoi, H.Sasakura, S.Muto, H.Kumano, I.Suemune
    • 雑誌名

      Phys.Stat.Sol.(c) 2

      ページ: 3838-3842

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Gate Control of Dynamic Nuclear Polarization in GaAs Quantum Wells2005

    • 著者名/発表者名
      H.Sanada, S.Matsuzaka, K.Morita, C.Y.Hu, Y.Ohno, H.Ohno
    • 雑誌名

      Phys.Rev.Lett. 94

      ページ: 97601-97601

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Spin Precession of Holes in Wurtzite GaN Studied Using Time-resolved Kerr Rotation Technique2005

    • 著者名/発表者名
      C.Y.Hu, K.Morita, H.Sanada, S.Matsuzaka, Y.Ohno, H.Ohno
    • 雑誌名

      Phys.Rev.Lett. 94

      ページ: 97601-97601

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Strong Anisotropic Spin Dynamics in Narrow n-InGaAs/AlGaAs (110) Quantum Wells2005

    • 著者名/発表者名
      K.Morita, H.Sanada, S.Matsuzaka, C.Y.Hu, Y.Ohno, H.Ohno
    • 雑誌名

      Appl.Phys.Lett. 87

      ページ: 171905-171905

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Four-electron Shell Structures and an Interacting Two-electron System in Carbon-Nanotube Quantum Dots2005

    • 著者名/発表者名
      S.Moriyama, T.Fuse, M.Suzuki, Y.Aoyagi, K.Ishibashi
    • 雑誌名

      Phys.Rev.Lett. 94

      ページ: 186806-186806

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Carbon Nanotube Quantum Dots Fabricated on a GaAs/AlGaAs Two-dimensional Electron Gas Substrate2005

    • 著者名/発表者名
      T.Tsukamoto, S.Moriyama, D.Tsuya, M.Suzuki, T.Yamaguchi, Y.Aoyagi, K.Ishibashi
    • 雑誌名

      J.Appl.Phys. 98

      ページ: 76106-76106

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Excitation Spectroscopy of Two-Electron Shell Structures in Carbon Nanotube Quantum Dots in Magnetic Fields2005

    • 著者名/発表者名
      S.Moriyama, T.Fuse, Y.Aoyagi, K.Ishibashi
    • 雑誌名

      Appl.Phys.Lett. 87

      ページ: 73103-73103

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Large Spin Injection into Single and Multi-walled Carbon Nanotubes2005

    • 著者名/発表者名
      Y.Ishiwata, H.Maki, D.Tsuya, M.Suzuki, K.Ishibashi
    • 雑誌名

      Physica Status Solid (c) 2

      ページ: 3137-3140

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Resonant Tunneling Through Edge States Bounded around an Antidot2005

    • 著者名/発表者名
      K.Arai, K.Ishibashi
    • 雑誌名

      Physica E 26

      ページ: 469-472

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Importance of Electron-electron Interactions and Zeeman Splitting in single-wall Carbon Nanotube Quantum Dots2005

    • 著者名/発表者名
      S.Moriyama, T.Fuse, M.Suzuki, Y.Aoyagi, K.Ishibashi
    • 雑誌名

      Physica E 26

      ページ: 473-476

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Coherence Time of Decoupled Nuclear Spins in Silicon2005

    • 著者名/発表者名
      T.D.Ladd, D.Maryenko, E.Abe, Y.Yamamoto, K.M.Itoh
    • 雑誌名

      Phys.Rev.B 71

      ページ: 14401-14401

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Electron-spin Phase Relaxation of Phosphorus Donors in Nuclear-spin-enriched Silicon2004

    • 著者名/発表者名
      E.Abe, K.M.Itoh, J.Isoya, S.Yamasaki
    • 雑誌名

      Phys.Rev.B 70

      ページ: 33204-33204

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Electron-spin phase relaxation of phosphorus donors in nuclear-spin-enriched silicon2004

    • 著者名/発表者名
      E.Abe, K.M.Itoh, J.Isoya, S.Yamasaki
    • 雑誌名

      Phys.Rev.B 70

      ページ: 33204-33204

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Carrier Tunneling in Asymmetric Double Quantum Dots2004

    • 著者名/発表者名
      H.Sasakura, S.Adachi, S.Muto, H.Song, T.Miyazawa, Y.Nakata
    • 雑誌名

      Physica E 21

      ページ: 511-515

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Spin Depolarization Via Tunneling Effects in Asymmetric Double Quantum Dot Structures2004

    • 著者名/発表者名
      H.Sasakura, S.Adachi, S.Muto, H.Song, T.Miyazawa, T.Usuki
    • 雑誌名

      Jpn.J.Appl.Phys. 43

      ページ: 2110-2113

    • NAID

      10012949504

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Two-Electron and Four-Electron Periodicity in Single-Wall Carbon Nanotube Quantum Dots2004

    • 著者名/発表者名
      T.Fuse, S.Moriyama, Y.Aoyagi, M.Suzuki, K.Ishibashi
    • 雑誌名

      Superlattices and Microstructures 34

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Electron Spin Dynamics in InGaAs Quantum Wells2004

    • 著者名/発表者名
      K.Morita, H.Sanada, C.Y.Hu, Y.Ohno, H.Ohno 他
    • 雑誌名

      Physica E 21

      ページ: 1007-1011

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [文献書誌] T.Kojima, K.M.Itoh, Y.Shiraki: "Growth and Characterization of ^<28>Si_n/^<30>Si_n Isotope Superlattices"Appl.Phys.Lett.. 83. 2318-2320 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] K.M.Itoh, J.Kato, F.Uemura, A.K.Kaliteyevskii, 他: "High Purity Isotopically Enriched ^<29>Si and ^<30>Si Single Crystals : Isotope Separation, Purification, and Growth"Jpn.J.Appl.Phys.Pt.1. 42. 6248-6251 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] J.Kato, K.M.Itoh, H.Yamda-Kaneta, H.-J.Pohl: "Host Isotope Effect on the Localized Vibrational Modes of Oxygen in Isotopically Enriched ^<28>Si, ^<29>Si and ^<30>Si Single Crystals"Phys.Rev.B. 68. 035205 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] S.Fukatsu, T.Takahashi, K.M.Itoh, M.Uematsu, 他: "The Effect of Partial Pressure of Oxygen on Self-Diffusion on Si in SiO_2"Jpn.J.Appl.Phy.. 42. 1492-1494 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] S.Fukatsu, T.Takahashi, K.M.Itoh, M.Uematsu, 他: "Effect of the Si/SiO_2 Interface on Self-diffusion of Si in Semiconductor-grade SiO_2"Appl.Phy.Lett.. 83. 3897-3899 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] A.S.Verhulst, D.Maryenko, Y.Yamamoto, K.M.Itoh: "Double and Single Peaks in Nuclear Magnetic Resonance Spectra of Natural and 29Si Enriched Single Crystal Silicon"Phys.Rev.B. 68. 054105(1)-054105(6) (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] T.Graf, T.Ishikawa, K.M.Itoh, E.E.Haller, M.Stutzmann, M.S.Brandt: "Hyperfine Interactions at Dangling Bonds in Amorphous Germanium"Phys.Rev.B. 68. 205208-205208 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] K.Tanigaki, T.Shimizu, K.M.Itoh, J.Teraoka, Y.Moritomo, S.Yamanaka: "Mechanism of superconductivity in the polyhedral-network compound Ba_8Si_<46>"Nature Materials. 2. 653-655 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] H.Sanada, S.Matsuzaka, K.Morita, C.Y.Hu, Y.Ohno, H.Ohno: "Hysteretic dynamic nuclear polarization in GaAs/Al_xGal_<1-x>As(110) quantum well"Physical Review B. 68. 241303-241303 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] O.Ikeuchi, S.Adachi, H.Sasakura, S.Muto: "Observation of population transfer to dark exciton states by using spin-diffracted four-wave mixing"J.Appl.Phys.. 93. 9634-9638 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] H.Sasakura, S.Adachi, S.Muto: "Quantum gates based on electron spins of triple quantum dot"Jpn.J.Appl.Phys.. 42. 6308-6313 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] S.Adachi, S.Muto, K.Hazu, T.Sota, K.Suzuki, SF.Chichibu, T.Mukai: "Exciton-exciton interaction and hetro-biexciton in GaN"Phys.Rev.B. 67. 205212/1-205212/5 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] A.V.Kolobov, K.Morita, K.M.Itoh, E.E.Haller: "A Raman Scattering Study of Self-Assembled Pure Isotope Ge/Si(100) Quantum Dots"Appl. Phys. Lett.. 81・20. 3855-3857 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] K.M.Itoh, M.Watanabe, Y.Ootuka, E.E.Haller: "Comparison of the Effects of the Doping-Compensation and Magnetic-Field on the Metal-Insulator Transition of Ge : Ga"J. Phys. Soc. Jpn. Suppl.. (印刷中).

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] J.Kato, K.M.Itoh: "Far-Infrared Spectroscopy of Coulomb Gap in Compensated Semiconductors"J. Phys. Soc. Jpn. Suppl.. (印刷中).

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 伊藤公平, 渡部道生, 大塚洋一: "半導体中の電子はどのように遍歴化するか?:モット・アンダーソン転移の臨界指数"日本物理学会誌. 57・11. 813-821 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] T.D.Ladd, J.R.Goldman, F.Yamaguchi, Y.Yamamoto, E.Abe, K.M.Itho: "An All Silicon Quantum Computer"Phys. Rev. Lett.. 89. 017901-1 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] S.Muto, H.Sasakura, S.Adachi, Y.Kajiwara, K.Shiramine: "Quantum gates using tunneling electron spin of a quantum-dot chain"Physica E. 13・2-4. 616-619 (2002)

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      2002 実績報告書
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公開日: 2002-04-01   更新日: 2018-03-28  

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