固体における集団スピンのエンタングル状態の実現と集団量子計算の提案

• 研究課題/領域番号: 19681009
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: ナノ構造科学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 遊佐 剛 東北大学, 大学院理学研究科, 准教授 (40393813)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2008
• 研究課題ステータス: 完了 (2008年度)
• 配分額: 25,610千円 (直接経費: 19,700千円、間接経費: 5,910千円); 2008年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円); 2007年度: 19,240千円 (直接経費: 14,800千円、間接経費: 4,440千円)
• キーワード: 量子情報 / ナノ構造 / 核スピン / 光物性

研究概要

固体中の集団スピンの集団性を利用した新しい計算手法の提案とその物理現象の解明について研究を進めた。特にそのために必要な半導体の試料構造を作成し、基礎的物性を電気伝導と光学手法を用いて評価し、最適化を図った。特に電子スピンと核スピンに注目し、半導体量子構造中のスピン制御を行った。

研究成果

• [雑誌論文] Electron -spin/nuclear- spin interactions and NMR in semiconductors (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Hirayama, G. Yusa, K. Hashimoto, N. Kumada, T. Ota, K. Muraki
  • 雑誌名: SEMICONDUCTOR SCIENCE AND TECHNOLOGY 24 ページ: 23001-23001
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electron-spin/nuclear-spin interactions and NMR in semiconductors (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Hirayama
  • 雑誌名: SEMICONDUCTOR SCIENCE AND TECHNOLOGY 24 ページ: 23001-23001
  • 査読あり
• [雑誌論文] Coherence time of nuclear spins in GaAs quantum well probed by submicron-scale all-electrical nuclear magnetic resonance device (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Ota N. Kumada, G. Yusa, S. Miyashita, T. Fujisawa, Y. Hirayama
  • 雑誌名: JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS 47 ページ: 3115-3117
  • 査読あり
• [雑誌論文] Coherence time of nuclear spins in GaAs quantum well probed by sub micron-scale all-electrical nuclear maenetic resonance device (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Ota
  • 雑誌名: JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS 47 ページ: 3115-3117
  • 査読あり
• [雑誌論文] Initialization and logic gate operations of nuclear spin qubits using a submicron scale resistively-detected NMR device (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Ota, G. Yusa, N. Kumada, S. Miyashita, T. Fujisawa, Y. Hirayama
  • 雑誌名: physica status solidi (c) 5 ページ: 306-309
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nuclear spin population and its control toward initialization using an all-electrical submicron scale nuclear magnetic resonance device (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Ota, G. Yusa, N. Kumada, S. Miyashita, and Y. Hirayama
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 90
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cooling of radiative quantum-dot excitons by terahertz radiation: A spin-resolved Monte Carlo carrier dynamics model (2007)
  • 著者名/発表者名: F. Boxberg, J. Tulkki, G. Yusa, and H. Sakaki
  • 雑誌名: Physical Review B 75
  • 査読あり
• [雑誌論文] Decoherence of nuclear spins due to dipole-dipole interactions probed by resistively detected nuclear magnetic resonance (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Ota, G. Yusa, N. Kumada, S. Miyashita, T. Fujisawa and Y. Hirayama
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 91
  • 査読あり
• [雑誌論文] Initialization and logic gate operations of nuclear spin qubits using a submicron scale resistively-detected NMR device (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Ota, G. Yusa, N. Kumada, S. Miyashita, T. Fujisawa, Y. Hirayama
  • 雑誌名: physica status solidi ( c ) 5 ページ: 306-309
  • 査読あり
• [学会発表] 光照射下における二次元電子系の伝導および発光特性の研究 (2009)
  • 著者名/発表者名: 早川純一朗、他
  • 学会等名: 日本物理学会2008年秋季大会, 20pYK-9
  • 発表場所: 立教大学 東京
  • 年月日: 2009-03-28
• [学会発表] 光照射下における二次元電子系の伝導および発光特性の研究 (2009)
  • 著者名/発表者名: 早川純一朗
  • 学会等名: 日本物理学会2008年秋季大会, 20pYK-9
  • 発表場所: 立教大学東京
  • 年月日: 2009-03-28
• [学会発表] Optical Measurement of ν=2/3 Fractional Quantum Hall System (2009)
  • 著者名/発表者名: J. Hayakawa, et al
  • 学会等名: The 1st GCOE International Symposium "Weaving Science Web beyond Particle-Matter Hierarchy"
  • 発表場所: 東北大学 仙台
  • 年月日: 2009-03-05
• [学会発表] Optical Measurement of v=2/3 Fractional Quantum Hall System (2009)
  • 著者名/発表者名: J. Hayakawa
  • 学会等名: The 1st GCOE International Symposium "Weaving Science Web beyond Particle-Matter Hierarchy"
  • 発表場所: 東北大学仙台
  • 年月日: 2009-03-05
• [学会発表] Resistively detected NMR in semiconductor nanostructures (2008)
  • 著者名/発表者名: G. Yusa
  • 学会等名: IISc(Indian Institute of Science) Centenary Symposium on Future Directions in NMR
  • 発表場所: バンガロール インド
  • 年月日: 2008-10-21
• [学会発表] Resistively detected NMR in semiconductor nanostructures (2008)
  • 著者名/発表者名: G. Yusa
  • 学会等名: IISc(Indian Institute of Science) Centenary Symposium on Future Directions in NMR
  • 発表場所: バンガロールインド
  • 年月日: 2008-10-21
• [学会発表] Electrically Controlled Quantum Coherences of Nuclear Spins in GaAs Point Contacts (2008)
  • 著者名/発表者名: G. Yusa, K. Muraki, Y. Hirayama, J. Hayakawa, T. Kawamura
  • 学会等名: CNSI-RIEC Workshop
  • 発表場所: カリフォルニア大学 サンタバーバラ
  • 年月日: 2008-10-07
• [学会発表] Electrically Controlled Quantum Coherences of Nuclear Spins in GaAs Point Contacts (2008)
  • 著者名/発表者名: Go Yusa, K. Muraki, Y. Hiraya ma, J. Havakawa, T. Kawamura
  • 学会等名: CNSI-RIEC Workshop
  • 発表場所: カリフォルニア大学サンタバーバラ
  • 年月日: 2008-10-07
• [学会発表] 量子ホール状態を用いた局所的NMR (2008)
  • 著者名/発表者名: 川村昂他
  • 学会等名: 日本物理学会2008年秋季大会, 23aQG-1
  • 発表場所: 岩手大学 盛岡
  • 年月日: 2008-09-23
• [学会発表] 量子ホール状態を用いた局所的NMR (2008)
  • 著者名/発表者名: 川村昂
  • 学会等名: 日本物理学会2008年秋季大会, 23aQG-1
  • 発表場所: 岩手大学盛岡
  • 年月日: 2008-09-23
• [学会発表] ν=2/3分数量子ホール状態における核スピン偏極の光検出 (2008)
  • 著者名/発表者名: 早川純一朗、他
  • 学会等名: 日本物理学会2008年秋季大会, 20pYK-9
  • 発表場所: 岩手大学 盛岡
  • 年月日: 2008-09-20
• [学会発表] v=213分数量子ホール状態における核スピン偏極の光検出 (2008)
  • 著者名/発表者名: 早川純一朗
  • 学会等名: 日本物理学会2008年秋季大会, 20pYK-9
  • 発表場所: 岩手大学盛岡
  • 年月日: 2008-09-20
• [学会発表] 磁性スピンエレクトロニクスのアカデミックロードマップ (2008)
  • 著者名/発表者名: 岡林潤、遊佐剛、大島弘敬、秋永広幸
  • 学会等名: 第55回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 千葉
  • 年月日: 2008-03-28
• [学会発表] Electrically controlled quantum coherences of nuclear spins in GaAs point contacts (2007)
  • 著者名/発表者名: G. Yusa, K. Muraki, Y. Hirayama
  • 学会等名: The 34th International Symposium on Compound Semiconductors
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2007-10-15
• [学会発表] Controlled multiple quantum coherences of nuclear spins in a nanoscale device (2007)
  • 著者名/発表者名: G. Yusa, K. Muraki, Y. Hirayama
  • 学会等名: 17th International Conference on Electronic Properties of Two-dimensional Systems
  • 発表場所: Genova, Italy
  • 年月日: 2007-07-17
• [学会発表] Controlled multiple quantum coherences of nuclear spins in a nanoscale device (2007)
  • 著者名/発表者名: G. Yusa, K. Muraki, Y. Hirayama
  • 学会等名: 17th International Conference on Electronic Prope rties of Two-dimensional Systems
  • 発表場所: Genova, Italy
  • 年月日: 2007-07-17
• [学会発表] Resistively detected NMR in a nanoscale device and direct detection of multiple quantum coherences (2007)
  • 著者名/発表者名: Go Yusa
  • 学会等名: Gordon Conference on Magnetic Resonance
  • 発表場所: New England, U.S.A.
  • 年月日: 2007-06-20
• [学会発表] Resistively detected NMR in a nanoscale device and direct detection of multiple quantum coherences (2007)
  • 著者名/発表者名: Go Yusa
  • 学会等名: Gordon Conference on Magnetic Resonance 2007.
  • 発表場所: New England, U.S.A.
  • 年月日: 2007-06-20
• [学会発表] Coherent manipulation of nuclear spins in a monolithic semiconductor device (2007)
  • 著者名/発表者名: G. Yusa
  • 学会等名: Gordon Research Conference Quantum Information Science
  • 発表場所: Lucca, Italy
  • 年月日: 2007-04-17
• [学会発表] Coherent manipulation of nuclear spins in a monolithic semiconductor device (2007)
  • 著者名/発表者名: G. Yusa
  • 学会等名: Gordon Research Conference Quantum Information Science, Lucca, Ital.
  • 発表場所: Lucca, Italy
  • 年月日: 2007-04-17
• [産業財産権] 核磁気共鳴撮像素子、及びそれを用いた撮像システム、撮像方法 (2007)
  • 発明者名: 遊佐剛
  • 出願年月日: 2007-11-30
  • 外国
• [産業財産権] 核磁気共鳴撮像システム及び撮像方法 (2007)
  • 発明者名: 遊佐剛
  • 産業財産権番号: 2007-145488
  • 出願年月日: 2007-05-31
• [産業財産権] 核磁気共鳴撮像素子、及びそれを用いた撮像システム、撮像方法 (2007)
  • 発明者名: 遊佐剛
  • 権利者名: 遊佐剛
  • 出願年月日: 2007-11-30
  • 外国