| 研究課題/領域番号 |
19K03708
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分13030:磁性、超伝導および強相関系関連
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
柴田 尚和 東北大学, 理学研究科, 教授 (40302385)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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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 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2022年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2020年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2019年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
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| キーワード | 近藤効果 / 量子ビット / 量子多体効果 / 量子スピン / 量子ホール系 / 端状態 / 電荷ゆらぎ / 局在スピン相関 / アンダーソン模型 / 電子間斥力 / 密度行列繰り込み群 / 近藤雲 / 近藤温度 / 強相関電子系 / 近藤複不純物模型 / 量子多体系 / 量子アニーリング / 量子計算機 / 量子多体状態 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は、局在電子と遍歴電子の共存系で普遍的に見られる近藤効果の応用研究であり、波として空間的に広がった多数の伝導電子が協力して一点に局在するスピン自由度を正確に遮蔽するという粒子性と波動性を区別せずに結合状態が形成される量子力学の本質的な効果にどのような発展性があるか、量子力学の原理を利用する量子計算への応用という観点から明らかにすることを目指している。これまでの解析手段の限界を超え、研究対象を量子ナノ構造に拡張して新たな物性現象の応用を探索するものである。
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| 研究成果の概要 |
本研究は、遍歴電子と相互作用する複数の局在スピンが半導体中に存在するときに、複数の局在スピンによって遍歴電子が段階的に一つずつ順次束縛される多段の近藤効果が生じる現象を明らかにしたものである。このときの不連続な束縛電子数の変化は局在スピン間の量子的な相関を大きく変化させるため、遍歴電子と局在スピンの間の結合の強さの調整によって、局在スピンの量子状態を制御できることが明らかになった。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究が明らかにした多段の近藤効果は、遍歴電子と局在スピンの間の電位差を制御することで、局在スピンと遍歴電子の間で量子状態の組み換えを逐次的に引き起こすという、電圧印可による局在スピン間の量子相関の制御を可能にする技術的意義を有している。また、この多段の近藤効果は、遍歴電子と局在スピンがスピン一重項を形成して局在スピンの磁性が消失する従来の近藤効果とは全く異なり、局在スピンの空間配置と遍歴電子の密度に応じた様々な量子状態間の遷移を可能にする多彩な量子的遷移を生み出す新たな物性現象としての学術的な意義も有している。
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