| 研究課題/領域番号 |
19H00652
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
中区分13:物性物理学およびその関連分野
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
勝本 信吾 東京大学, 物性研究所, 教授 (10185829)
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| 研究分担者 |
遠藤 彰 東京大学, 物性研究所, 助教 (20260515)
中村 壮智 福岡工業大学, 工学部, 准教授 (50636503)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | トポロジカル端状態 / スピン量子ビット / 量子ホール強磁性体 / 量子スピントロニクス / 量子コヒーレンス |
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| 研究成果の概要 |
典型的トポロジカル端状態である量子ホール端状態，更にそのスピンが相関効果により偏極した量子ホール強磁性体において，高い量子コヒーレンスとスピンの制御性，検出容易性，などを用いて，端状態量子スピントロニクスを展開した．スピン偏極端状態電子を「飛行量子ビット」として扱い，スピン状態の初期化，ブロッホ球内での天頂角，方位角の制御，すなわちユニタリー変換を，軌道形状を制御することで自在に行えることを示した．これを使ったマッハ-ツェンダー干渉計を用いて，干渉経路を接近させ，一つの端のみ使用することで電磁雑音を無力化し，mmオーダーに迫る極めて長いコヒーレンス長を実現した．
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| 自由記述の分野 |
量子物性物理学，低温物理学，スピントロニクス
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
量子コンピュータ実現技術において，固体量子ビットの優位性は，集積可能性，サイズの縮小可能性にある．単一電子の電子スピンは最も小さい量子ビットを構成できる可能性を持っている．本研究では，トポロジカル端状態を伝播する電子のスピンが，経路の空間形状制御によってユニタリー変換可能なこと，極めて長い距離にわたって量子コヒーレンスを保ち得ることを示し，「飛行量子ビット」としての応用に極めて有望であることを示すことができた．学術的には，量子デコヒーレンスを生じる理由が，重ね合わせ状態のそれぞれに異なる擾乱が加わるためであることを立証できた点が重要な成果と考える．
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