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2013 年度 研究成果報告書

半導体ナノ集積構造による量子情報制御・観測・伝送に関する研究

計画研究

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研究領域量子サイバネティクス - 量子制御の融合的研究と量子計算への展開
研究課題/領域番号 21102003
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関筑波大学 (2011-2013)
日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所 (2009-2010)

研究代表者

都倉 康弘  筑波大学, 数理物質系, 教授 (20393788)

研究分担者 太田 剛  日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, 量子電子物性研究部, 主任研究員 (30463623)
樽茶 清悟  東京大学, 大学院工学系研究科, 教授 (40302799)
連携研究者 山本 倫久  東京大学, 大学院工学系研究科, 助教 (00376493)
藤澤 利正  東京工業大学, 大学院理工学研究科, 教授 (20212186)
研究期間 (年度) 2009-07-23 – 2014-03-31
キーワード半導体物性 / 半導体超微細化 / ナノデバイス / 量子コンピュータ / 量子閉じ込め
研究概要

1量子ビットのユニタリ演算と2量子ビットゲートを組み合わせた操作をスピン量子ビットにおいて初めて成功し、スピン回転操作の高速化を行い世界最高値を達成した。複数の電子を個別に制御する微小磁石対構造を設計し3スピンの独立コヒーレント操作に初めて成功した。InAs量子ドット素子中のスピン・軌道相互作用とg-因子テンソルの大きさを正確に見積もりその大きさがゲートにより制御可能である事を示した。
トンネル結合量子細線と干渉計を結合させた系で伝播電子による“飛行量子ビット”の制御を固体中で初めて実現した。遠く離れた量子ドット間で表面弾性波を用いて単一電子を周囲から孤立させて移送する技術を開発し実証した。

  • 研究成果

    (15件)

すべて 2014 2013 2012 2011 2010 その他

すべて 雑誌論文 (13件) (うち査読あり 13件) 学会発表 (1件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Fluctuation theorem for heat transport probed by a thermalelectrode2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Utsumi, O. Entin-Wohlman, A. Aharony, T. Kubo and Y. Tokura
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 89 ページ: 205314

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.89.205314

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Intrinsic and extrinsic origins of low-frequency noise in GaAs/AlGaAs Schottky-gated nanostructures2014

    • 著者名/発表者名
      K. Hitachi, T. Ota, and K. Muraki
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Lett

      巻: 102 ページ: 192104

    • DOI

      10.1063/1.4806984

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nondestructive Real-Time Measurenlent of Charge and Spin Dynamics of Photoelectrons in a Double Quantum Dot2013

    • 著者名/発表者名
      T. Fujita, H. Kiyama, K. Morimoto, S. Teraoka, G. Allison, A. Ludwig, A. D. Wieck, A. Oiwa, and S. Tarucha
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Lett

      巻: 110 ページ: 266803

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.110.266803

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Two- and Three-Electron Pauli Spin Blockade in Series-Coupled Triple Quantum Dots2013

    • 著者名/発表者名
      S. Amaha, W. Izumida, T. Hatano, S. Teraoka, S. Tarucha, J. A. Gupta, and D. G. Austing
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Lett

      巻: 110 ページ: 016803

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.110.016803

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Full Counting Statistics for Orbital-Degenerate Impurity Anderson Model with Hund' s Rule Exchange Coupling2013

    • 著者名/発表者名
      R. Sakano, Y. Nishikawa, A. Oguri, A. C. Hewson, and S. Tarucha
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Lett

      巻: 108 ページ: 226401

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.108.266401

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electrical control of a solid-state flying qubit2012

    • 著者名/発表者名
      M. Yamamoto, S. Takada1, C. Bauerle, K. Watanabe, A. D. Wieck and S. Tarucha
    • 雑誌名

      Nature Nanotech

      巻: 7 ページ: 247

    • DOI

      10.1038/NNANO.2012.28

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Aharonov-Bohnl Oscillations Changed by Indirect Interdot Tunneling via Electrodes in Parallel-Coupled Vertical Double Quantum Dots2011

    • 著者名/発表者名
      T. Hatano, T. Kubo, Y. Tokura, S. Amaha, S. Teraoka, and S. Tarucha
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Lett

      巻: 106 ページ: 076801

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.106.076801

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Coherent coupling of a superconducting flux qubit to an electron spin ensenlble in dianlond2011

    • 著者名/発表者名
      X. Zhu, S. Saito, A. Kemp, K. Kakuyanagi, S. Karimoto, H. Nakano, W. J. Munro, Y. Tokura, M. S. Everitt, K. Nenloto, M. Kasu, N. Mizuochi, and K. Semba
    • 雑誌名

      Nature

      巻: 478 ページ: 221

    • DOI

      10.1038/nature10462

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Two-Qubit Gate of Combined Single-Spin Rotation and Interdot Spin Exchange in a Double Quantum Dot2011

    • 著者名/発表者名
      R. Brunner, Y.-S. Shin, T. Obata, M. Pioro-Ladriere, T. Kubo, K. Yoshida,1 T.Taniyama, Y. Tokura, and S. Tarucha
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Lett

      巻: 107 ページ: 146801

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.107.146801

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electrically tuned spin-orbit interaction in an InAs self-assenlbled quantum dot2011

    • 著者名/発表者名
      Y. Kanai, R. S. Deacon, S. Takahashi, A. Oiwa, K. Yoshida, K. Shibata, K. Hirakawa, Y. Tokura and S. Tarucha
    • 雑誌名

      Nature Nanotech

      巻: 6 ページ: 511

    • DOI

      10.1038/NNANO.2011.103

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electrons surfing on a sound wave as a platform for quantum optics with flying electrons2011

    • 著者名/発表者名
      S. Hermelin, S. Takada, M. Yamamoto, S. Tarucha, A. D. Wieck, L. Saminadayar1,, C.Bauerle and T. Meunier
    • 雑誌名

      Nature

      巻: 477 ページ: 435

    • DOI

      10.1038/nature10416

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Single-Spin Readout in a Double Quantum Dot Including a Micromagnet2010

    • 著者名/発表者名
      Y. -S.Shin, T. Obata, Y. Tokura, M. Pioro-Ladriere, R. Brunner, T. Kubo, K. Yoshida, and S. Tarucha
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Lett

      巻: 104 ページ: 046802

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.104.046802

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Large Anisotropy of the Spin-Orbit Interaction in a Single InAs Self-Assembled Quantum Dot2010

    • 著者名/発表者名
      S. Takahashi, R. S. Deacon, K. Yoshida, A. Oiwa, K. Shibata, K. Hirakawa, Y. Tokura, and S. Tarucha
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Lett

      巻: 104 ページ: 246801

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.104.246801

    • 査読あり
  • [学会発表] Generation and Detection of Quantum Coherence and Entanglement with Quantum Dots2013

    • 著者名/発表者名
      S. Tarucha
    • 学会等名
      Workshop on Interferometry and Interactions in Non-equilibriunl Meso-and Nano-Systems
    • 発表場所
      Trieste, Italy
    • 年月日
      2013-04-08
  • [図書] "Control over single electron spins in quantum dots" , Comprehensive Semiconductor Science and Technology (SEST), ed. Pallab Bhattacharya, Roberto Fornari and Hiroshi Kanlimura

    • 著者名/発表者名
      S. Tarucha and Y. Tokura
    • 総ページ数
      23-67 (3608)
    • 出版者
      Elsevior

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公開日: 2015-06-25  

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