半導体ナノ構造中の集団核スピンエンタングルメントを用いた集団量子情報処理

• 研究課題/領域番号: 21241024
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 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): 2009 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 48,230千円 (直接経費: 37,100千円、間接経費: 11,130千円); 2011年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円); 2010年度: 7,930千円 (直接経費: 6,100千円、間接経費: 1,830千円); 2009年度: 34,320千円 (直接経費: 26,400千円、間接経費: 7,920千円)
• キーワード: 量子情報 / ナノ科学 / ナノ構造 / 核磁気共鳴

研究概要

本研究の目的はナノ構造に存在する核スピンや電子スピン、励起子などの集団量子に対し、量子力学的な測定を行い、通常の量子ビットで用いられている2準位系とは異なる集団性を生かした量子情報処理の実現を目指すものである。本研究期間では核スピンの局所検出法、量子ホール系のエッジチャネルを用いた量子情報処理の理論提案と検証、荷電励起子状態の分光測定を通じた多電子系の実空間観察など幅広い領域に渡る成果が得られた。

研究成果

• [雑誌論文] Passivity breaking of a local vacuum state in a quantum Hall system (2011)
  • 著者名/発表者名: G. Yusa, W. Izumida, M. Hotta
  • 雑誌名: Quantum-ph, arXiv : 1101, 2766v1-1 巻: 4
• [雑誌論文] Quantum energy teleportation in a quantum Hall system (2011)
  • 著者名/発表者名: G. Yusa, W. Izumida, M. Hotta
  • 雑誌名: Phys. Rev. A 84 巻: 6 ページ: 32336-1
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quantum energy teleportation in a quantum Hall system (2011)
  • 著者名/発表者名: G.Yusa, W.Izumida, M.Hotta
  • 雑誌名: Physical Review A 巻: 84 号: 3
  • DOI: 10.1103/physreva.84.032336
  • 査読あり
• [雑誌論文] Passivity breaking of a local vacuum state in a quantum Hall system (2011)
  • 著者名/発表者名: G.Yusa, W.Izumida, M.Hotta
  • 雑誌名: Quantum-ph 巻: arXiv:1101
• [雑誌論文] Imaging of multinuclear spin system (I > 1/2)in semiconductor microstructures using longitudinal-magnetization-detection nuclear magnetic resonance (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Kawamura, G. Yusa
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 3 ページ: 112108-1
  • 査読あり
• [雑誌論文] Imaging of multinuclear spin system(I>1/2)in semiconductor microstructures using longitudinal-magnetization-detection nuclear magnetic resonance (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Kawamura, G.Yusa
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 97 ページ: 112108-13
  • 査読あり
• [学会発表] 分数量子ホール状態の実空間観察 (2012)
  • 著者名/発表者名: 早川純一朗、村木康二、遊佐剛
  • 学会等名: 日本物理学会67回年次大会
  • 発表場所: 関西学院大学、西宮
  • 年月日: 2012-03-27
• [学会発表] 量子ホール系と核スピン (2011)
  • 著者名/発表者名: 遊佐剛
  • 学会等名: 第181回日本磁気学会研究会
  • 発表場所: お茶の水東京
  • 年月日: 2011-12-07
• [学会発表] 量子ホール系と核スピン (2011)
  • 著者名/発表者名: 遊佐剛
  • 学会等名: 第181回日本磁気学会研究会
  • 発表場所: お茶の水
  • 年月日: 2011-12-07
• [学会発表] Passivity breaking in the quantum Hall system (2011)
  • 著者名/発表者名: G.Yusa, W.Izumida, M.Hotta
  • 学会等名: The 19^<th> international conference on Electronic Properties of Two-dimensional Systems
  • 発表場所: タラハシーアメリカ
  • 年月日: 2011-07-27
• [学会発表] Passivity breaking in the quantum Hall system (2011)
  • 著者名/発表者名: G. Yusa, W. Izumida, M. Hotta
  • 学会等名: The 19th international conference on Electronic Properties of Two-Dimensional Systems (EP2DS)
  • 発表場所: タラハシー, アメリカ
  • 年月日: 2011-07-26
• [学会発表] ν=2/3スピン相転移近傍での円偏光顕微フォトルミネッセンス (2011)
  • 著者名/発表者名: 早川純一朗、村木康二、遊佐剛
  • 学会等名: 日本物理学会66回年次大会
  • 発表場所: 新潟大学, 新潟
  • 年月日: 2011-03-25
• [学会発表] nu=2/3スピン相転移近傍での円偏光顕微フォトルミネッセンス (2011)
  • 著者名/発表者名: 早川純一朗、村木康二、遊佐剛
  • 学会等名: 日本物理学会66回年次大会
  • 発表場所: 新潟大学新潟
  • 年月日: 2011-03-25
• [学会発表] Optical studies of the spin-phase transtion in the ν=2/3 fractional quantum Hall state (2011)
  • 著者名/発表者名: J. Hayakawa, K. Muraki, G. Yusa
  • 学会等名: International Symposium on Nanoscale Transport and Technology
  • 発表場所: NTT物性基礎研究所
  • 年月日: 2011-01-14
• [学会発表] Optical studies of the spin-phase transtion in the nu=2/3 fractional quantum Hall state (2011)
  • 著者名/発表者名: J.Hayakawa, K.Muraki, G.Yusa
  • 学会等名: International Symposium on Nanoscale Transport and Technology
  • 発表場所: NTT物性基礎研究所厚木
  • 年月日: 2011-01-14
• [学会発表] Imaging method for microscopic multi-nuclear spin systems (I > 1/2)using longitudinal-magnetization-detection nuclear magnetic resonance (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Kawamura, G. Yusa
  • 学会等名: International Symposium on Nanoscale Transport and Technology
  • 発表場所: NTT物性基礎研究所, 厚木
  • 年月日: 2011-01-12
• [学会発表] Imaging method for microscopic multi-nuclear spin systems (I>1/2) using longitudinal-magnetization-detection nuclear magnetic resonance (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Kawamura, G.Yusa
  • 学会等名: International Symposium on Nanoscale Transport and Technology
  • 発表場所: NTT物性基礎研究所厚木
  • 年月日: 2011-01-12
• [学会発表] Trionと量子ホール系の分光 (2010)
  • 著者名/発表者名: 遊佐剛
  • 学会等名: 日本物理学会2010年春季大会シンポジウム
  • 発表場所: 岡山大学, 岡山
  • 年月日: 2010-03-21
• [学会発表] Trionと量子ホール系の分光 (2010)
  • 著者名/発表者名: 遊佐剛
  • 学会等名: 日本物理学会2010年春季大会シンポジウム
  • 発表場所: 岡山大学 岡山
  • 年月日: 2010-03-21
• [学会発表] ν=2/3スピン相転移の顕微フォトルミネッセンス (2010)
  • 著者名/発表者名: 早川純一朗他
  • 学会等名: 日本物理学会2010年春季大会
  • 発表場所: 岡山大学, 岡山
  • 年月日: 2010-03-20
• [学会発表] v=2/3スピン相転移の顕微フォトルミネッセンス (2010)
  • 著者名/発表者名: 早川純一朗
  • 学会等名: 日本物理学会2010年春季大会
  • 発表場所: 岡山大学 岡山
  • 年月日: 2010-03-20
• [学会発表] Micro-photoluminescence around spin phase transition of ν=2/3 fractional quantum Hall regime (2010)
  • 著者名/発表者名: J. Hayakawa, 他
  • 学会等名: The 2nd GCOE International Symphosium on"Weaving Science Web beyond Particle-Matter Hierarchy"
  • 発表場所: 東北大学, 仙台
  • 年月日: 2010-02-19
• [学会発表] Micro-photoluminescence around spin phase transition of n=2/3 fractional quantum Hall regime (2010)
  • 著者名/発表者名: 早川純一朗
  • 学会等名: The 2nd GCOE International Symphosium on"Weaving Science Web beyond Particle-Matter Hierarchy"
  • 発表場所: 東北大学 仙台
  • 年月日: 2010-02-19
• [学会発表] Electrically controlled quantum coherence of nuclear spins in GaAs point contacts IVth International Workshop on the Physics of Semiconductor Devices (2009)
  • 著者名/発表者名: G. Yusa
  • 発表場所: デリー、インド
  • 年月日: 2009-12-17
• [学会発表] Electrically controlled quantum coherence of nuclear spins in GaAs point contacts (2009)
  • 著者名/発表者名: 遊佐剛
  • 学会等名: IVth International Workshop on the Physics of Semiconductor Devices
  • 発表場所: デリー、インド
  • 年月日: 2009-12-17
• [学会発表] Local nuclear spin detection using unconventional nuclear magnetic resonance (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Kawamura, G. Yusa
  • 学会等名: RIEC-CNSI Workshop on Nanoelectronics, Spintronics and Photonics
  • 発表場所: 東北大学, 仙台
  • 年月日: 2009-10-22
• [学会発表] Local nuclear spin detection using unconventional nuclear magnetic resonance (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Kawamura
  • 学会等名: RIEC-CNSI Workshop on Nanoelectronics, Spintronics and Photonics
  • 発表場所: 東北大学 仙台
  • 年月日: 2009-10-22
• [学会発表] Trionと量子ホール系の分光半導体における動的相関電子系の光科学 (2009)
  • 著者名/発表者名: 遊佐剛
  • 学会等名: 第2回シンポジウム
  • 発表場所: 京都大学, 京都
  • 年月日: 2009-08-21
• [学会発表] Trionと量子ホール系の分光 (2009)
  • 著者名/発表者名: 遊佐剛
  • 学会等名: 半導体における動的相関電子系の光科学 第2回シンポジウム
  • 発表場所: 京都大学 京都
  • 年月日: 2009-08-21
• [産業財産権] 分光計測装置 (2011)
  • 発明者名: 村木康二、早川純一朗、遊佐剛
  • 権利者名: 日本電信電話(株)
  • 産業財産権番号: 2011-221545
  • 出願年月日: 2011-10-06
• [産業財産権] 分光計測装置 (2010)
  • 発明者名: 村木康二、早川純一朗、遊佐剛
  • 権利者名: 日本電信電話(株)
  • 産業財産権番号: 2010-223607
  • 出願年月日: 2010-10-01