Si-LSIによる量子計算機実現に関する基礎的研究

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12875065
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 中島 康治 東北大学, 電気通信研究所, 教授 (60125622)
• 研究分担者: 小野美 武 東北大学, 電気通信研究所, 助手 (70312676) ; 佐藤 茂雄 東北大学, 電気通信研究所, 助手 (10282013)
• キーワード: 量子計算 / 量子ビット / 単電子トランジスタ / RF-SET / Si-LSI

研究概要

Si-LSIを利用した量子計算デバイス実現に向けて、本年度は核スピン読み出しに関する基礎的研究を行った。スピン読み出しのためには外部から電磁波を加えその強度の変化から測定を行うのが一般的であるが、本研究ではより実用的な実現を目的として電気的に測定が可能である単電子トランジスタを用いた方法を用いる。単電子トランジスタは高性能な電荷計として動作することが可能であり、そのコンダクタンスの変化から電荷数やスピン状態の検出が可能である。また単電子トランジスタは負荷駆動能力の低さから動作速度が問題であったが、RF-SETと呼ばれる新しい技術を利用することで数百KHzの動作が可能である。このスピン読み出し用単電子トランジスタの製作に向けて、電子ビーム露光装置を利用したリソグラフィー技術、薄いトンネル酸化膜形成作製技術、電子ビーム斜め蒸着法を用いた微小接合形成技術等の確立を図った。またシミュレーションにより単電子トランジスタの特性を検討し、一例として単電子トランジスタで構成されたニューラルネットの基本特性を調べ、その結果を国際会議で発表した。本年度は実際の測定までには至らなかったが、これら技術を用いることでスピンの検出が可能である。また上記電子ビームリソグラフィー技術を用いることで、量子ビットを制御するために必要な10nm程度の電極が形成可能となった。以上、次年度に予定しているSi-LSIを用いた量子計算デバイス実現に向けて必要不可欠ないくつかの技術を確立した。

研究成果

• [文献書誌] T.Harada et.al.: "New Nonvolatile Analog Memories for Analog Data Processing"Japanese Journal of Applied Physics. 39・4B. 2291-2296 (2000)
• [文献書誌] Cheol-Young Park: "Majority Algorithm : A Formation for Neural Networks with the Quantized Connection Weights"IEICE Trans. on Fundamentals. E83-A・6. 1059-1065 (2000)
• [文献書誌] 小柳光正: "LSI技術で脳型情報処理の実現へ、視覚、学習連想の各チップを試作"日経マイフロバザイス. 7. 144-148 (2000)
• [文献書誌] M.Kinjo et.al.: "Characteristics of Small Scale Non-Monotonic Neuron Networks Having Large Potentiality for Learning"Proc.of Int.Joint Conf.on Neural Networks. WE1-4 (2000)
• [文献書誌] S,Sato et.al.: "Hardware Neural Networks with Single Electron Transistors"Proc.of Int.Symp. on Nonlinear Theory and Its Applications. 1. 409-412 (2000)
• [文献書誌] Y.Katayama et.al.: "Implementation of a Large Fun-in Majority Circuit"Proc.of Int.Symp. on Nonlinear Theory and Its Applications. 1. 413-416 (2000)