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有機半導体を用いた量子デバイス実現のための計算理論開発とその応用

研究課題

研究課題/領域番号 25K01647
研究種目

基盤研究(B)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分29010:応用物性関連
研究機関筑波大学

研究代表者

石井 宏幸  筑波大学, 数理物質系, 教授 (00585127)

研究期間 (年度) 2025-04-01 – 2029-03-31
研究課題ステータス 交付 (2025年度)
配分額 *注記
18,720千円 (直接経費: 14,400千円、間接経費: 4,320千円)
2028年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
2027年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
2026年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
2025年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
キーワード有機半導体 / 量子デバイス / コヒーレンス / シミュレーション / 波束ダイナミクス
研究開始時の研究の概要

単結晶有機半導体を用いた量子デバイスは実現可能であろうか?代表者は独自開発してきた大規模量子伝導計算理論「波束拡散法」を用いて、電荷キャリアの運動量緩和(すなわち移動度)を定量的に精度よく予測できることを示してきた。本研究では「波束拡散法」に、新たにスピン自由度を追加してスピン緩和を引き起こす相互作用を導入する。これを単結晶有機半導体で作製する量子ビットに適用し、量子情報(スピン)を喪失させるスピン緩和の支配的要因を解明する。そして有機半導体でスピン量子ビットを実現させるための条件(量子ドットのサイズ、コヒーレンス時間(スピン緩和時間)、動作温度の上限など)を理論的に明らかにする。

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公開日: 2025-04-17   更新日: 2025-06-20  

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