半導体ナノ構造における集団量子情報処理の実証

• 研究課題/領域番号: 24241039
• 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, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (40393813)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 46,280千円 (直接経費: 35,600千円、間接経費: 10,680千円); 2014年度: 10,530千円 (直接経費: 8,100千円、間接経費: 2,430千円); 2013年度: 16,640千円 (直接経費: 12,800千円、間接経費: 3,840千円); 2012年度: 19,110千円 (直接経費: 14,700千円、間接経費: 4,410千円)
• キーワード: 量子情報 / ナノ構造 / 核磁気共鳴 / 光物性

研究成果の概要

本研究の目的は、量子集団あるいは場の連続自由度の量子力学的性質を生かした量子情報処理を目指すものである。本研究では半導体ナノ構造の二次元あるいは一次元系の電子の電荷やスピン自由度を量子力学的に制御し、本研究で提案した量子プロトコルの実証を目指した。従来距離の制限を受けていた量子エネルギーテレポーテーションをさらに改良し、スクイーズド状態を利用することで距離の制限をなくすことに成功した。また、ナノ構造中の核スピンの電気的あるいは光学制御検出に関する研究も進め、核スピン集団の空間分布を可視化(光検出マイクロ核磁気共鳴)することが可能となった。

研究成果

• [雑誌論文] Quantum energy teleportation without limit of distance (2014)
  • 著者名/発表者名: Masahro Hotta, Jiro Matsumoto, Go Yusa
  • 雑誌名: Physical Review A 巻: 89 号: 1
  • DOI: 10.1103/physreva.89.012311
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quantum energy teleportation without limit of distance (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Hotta, J. Matsumoto, G. Yusa
  • 雑誌名: arXiv quant-phys 巻: 1305.
• [雑誌論文] Real-space imaging of fractional quantum Hall system (2013)
  • 著者名/発表者名: J. Hayakawa, K. Muraki, G. Yusa
  • 雑誌名: Nature Nanotechnology 巻: 8 号: 1 ページ: 31-35
  • DOI: 10.1038/nnano.2012.209
  • 査読あり
• [学会発表] Spatial Electron Spin Imaging for Investigation of Dynamic Nuclear Polarization in the Fractional Quantum Hall Effect Breakdown Regime (2015)
  • 著者名/発表者名: J.N. Moore, J. Hayakawa, T. Mano, T. Noda, G. Yusa
  • 学会等名: 21st International Conference on Electronic Properties of Two-Dimensional Systems
  • 発表場所: Sendai, Japan
  • 年月日: 2015-07-26 – 2015-07-31
• [学会発表] Real-space imaging of fractional quantum Hall effect
  • 著者名/発表者名: J. Hayakawa, K. Muraki, G. Yusa
  • 学会等名: 20th International conference on electronic properties of two-dimensional system
  • 発表場所: ヴロツワフ ポーランド
• [学会発表] Rea-space imaging of fractional quantum Hall effect
  • 著者名/発表者名: Go Yusa
  • 学会等名: 半導体量子効果と量子情報の夏期研修会
  • 発表場所: 那須
  • 招待講演
• [学会発表] 高電界印加時の荷電励起子による半導体二次元電子系の実空間観察
  • 著者名/発表者名: 堀込康隆、岩田晃、早川純一朗、遊佐剛
  • 学会等名: 日本物理学会秋季大会
  • 発表場所: 徳島大学
• [学会発表] 量子ホール系におけるEdge Magneto Plasmonの輸送特性
  • 著者名/発表者名: 山口薫、間野高明、野田武司、遊佐剛
  • 学会等名: 日本物理学会第69回年次大会
  • 発表場所: 東海大学
• [学会発表] 荷電励起子でみる二次元系における核スピン偏極現象の空間観察
  • 著者名/発表者名: 遊佐剛
  • 学会等名: 日本物理学会第68回年次大会
  • 発表場所: 広島大学 東広島市
  • 招待講演
• [学会発表] Quantum Energy Protocol in the Quantum Hall system
  • 著者名/発表者名: Go Yusa
  • 学会等名: International conference on quantum information and quantum computing (ICQIQC2013)
  • 発表場所: バンガロールインド
  • 招待講演
• [学会発表] CVDによる(111)面ダイヤモンドの選択成長
  • 著者名/発表者名: 発地暁、大倉佑介、遊佐剛
  • 学会等名: 第26回ダイヤモンドシンポジウム
  • 発表場所: 青山学院大学 東京
• [学会発表] Quantum Energy teleportation in the Quantum Hall system
  • 著者名/発表者名: Go Yusa
  • 学会等名: Quantum Vacuum Kawatabi
  • 発表場所: 川渡 宮城県
  • 招待講演
• [学会発表] CVDを用いた(111)面上のダイヤモンド選択成長
  • 著者名/発表者名: 発地暁、大倉佑介、遊佐剛
  • 学会等名: 第73回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 愛媛大学松山大学 松山
• [学会発表] Rea-space imaging of fractional quantum Hall liquids
  • 著者名/発表者名: Go Yusa
  • 学会等名: DYCE international symposium
  • 発表場所: 屈斜路湖 北海道
  • 招待講演