| 研究課題/領域番号 |
18H01819
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分28020:ナノ構造物理関連
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| 研究機関 | 国立研究開発法人理化学研究所 |
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研究代表者 |
中島 峻 国立研究開発法人理化学研究所, 創発物性科学研究センター, 上級研究員 (60534344)
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| 研究分担者 |
樽茶 清悟 国立研究開発法人理化学研究所, 創発物性科学研究センター, グループディレクター (40302799)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円)
2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2021年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2020年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2019年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2018年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
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| キーワード | 量子ドット / 電子スピン / 量子ビット / 量子コンピュータ / シリコン / 誤り訂正 / 量子コヒーレンス |
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| 研究成果の概要 |
半導体量子ドット構造中の単一電子スピンを精密に制御し量子ビットとして利用することで、スケーラブルな量子コンピュータの実現に向けた研究開発が進められている。しかしながら量子ビットは環境の雑音に対して極めて敏感で、現実のデバイスにおいて量子的な安定性を保ちつつ精密に制御することは困難である。本研究では単一電子スピンの精密な測定・制御に基づき、雑音をリアルタイムで検出しフィードバック制御によって抑制する技術を確立し、スピン量子ビット系に初めて適用し効果を実証した。量子ビットの制御、測定、初期化といった量子コンピュータに必須の操作において、雑音に由来するエラーを大きく低減できることを明らかにした。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
単一電子スピンは教科書的なシンプルな量子系でありながら、現実のデバイス中でその量子状態を破壊せずに精密に制御することは極めて困難である。本研究では実デバイス中では避けることのできない雑音の様々な影響をフィードバック制御によって回避する革新的な技術を確立することで、実用的な量子コンピュータへの応用可能性を見出した。さらにこの実験を通じてデバイス中の雑音の起源や量子ビットのエラーが引き起こされるメカニズムを解明し、さらに高性能な量子デバイス開発に向けた道筋を明らかにした。半導体デバイス中の量子現象の理解およびその応用の両者に対して、大きな進捗を得ることができた。
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