シリコン量子ドット中の電子スピンを用いた量子計算基盤技術の高性能化に関する研究

2020 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19K14640
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分13020:半導体、光物性および原子物理関連
• 研究機関: 国立研究開発法人理化学研究所
• 研究代表者: 野入 亮人 国立研究開発法人理化学研究所, 創発物性科学研究センター, 基礎科学特別研究員 (40804042)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: 量子ビット / 量子ドット / 電子スピン

研究成果の概要

初めに、量子ビットとしてよく動作する、高安定かつ操作性の高いシリコン量子ドット試料を再現性良く作製するための技術開発を行った。作製した試料において、当初の計画に沿って単一スピン量子ビットでの高忠実操作および一重項-三重項量子ビットとしての動作原理検証を行った。次に、2つの単一スピン量子ビット間の2量子ビット操作の高性能化に取り組んだ。最適な試料設計に基づいた操作の高速化によって、2量子ビット操作忠実度を改善するとともに、新しい量子ビット間の結合の制御方法を開発し、結合のオンオフ比を大幅に改善した。

自由記述の分野

半導体物理

研究成果の学術的意義や社会的意義

シリコンスピン量子コンピュータでは、量子ビットの種類、2量子ビット操作の実装手法など基本動作においても複数の候補があり、その優位性はいまだ決まっていない。本研究では、異種スピン量子ビット複合系の実現可能性や既存の2量子ビット操作手法における高忠実操作の実現、およびより拡張性に優れる新しい2量子ビット操作手法の開発を行うことで、各手法の性能や相性を明らかにし、今後のシリコンスピン量子コンピュータの開発方針に指針を与えた。