シリコン中のエンタングルメント及び量子ホログラフィックメモリー動作に関する研究

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 22241024
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: ナノ構造科学
• 研究機関: 慶應義塾大学
• 研究代表者: 伊藤 公平 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (30276414)
• 研究期間 (年度): 2010-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: 量子情報

研究概要

シリコン半導体量子計算の実現に向けた基礎研究として、電子および核スピンデコヒーレンスの機構解明と抑制方法の開発を達成し、電子・核スピンの高純度エンタングルメント生成も実現し、スピン集合体に位相情報を読み込ませる量子ホログラフィックメモリーも完成させ、超伝導量子ビットとシリコン量子ビット間のエンタングルメント生成に関する方法の開発も達成した。以上は当初から計画された内容であるが、さらに当初の計画には含まれていない、シリコン中のSi-29核スピンメモリー動作の実証、量子情報処理を意識したシリコン中の様々なスピン三重項状態の評価などの成果を挙げた。

研究成果

• [雑誌論文] Hyperfine Clock Transitions of Bismuth Donors in Silicon Detected by Spin-Dependent Recombination (2014)
  • 著者名/発表者名: P. A. Mortemousque, S. Berger, T. Sekiguchi, C. Culan, R. G. Elliman, and K. M. Itoh
  • 雑誌名: Phys. Rev. 巻: B89 ページ: 155202
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.89.155202
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification of Photo-Induced Spin-Triplet Recombination Centers Situated at Si Surfaces and Si/SiO2 Interfaces (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Otsuka,T.Matsuoka,L.S.Vlasenko, M. P. Vlasenko, and K. M. Itoh
  • 雑誌名: Appl.Phys.Lett. 巻: 103 ページ: 111601
  • DOI: 10.1063/1.4820824
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optical and Dynamic Nuclear Polarization of 29Si Nuclei via Photoexcited Triplet States of Oxygen-Vacancy Complexes in Isotopically Controlled Silicon (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Itahashi, H. Hayashi, M. R. Rahman, K. M. Itoh, L. S. Vlasenko, M. P. Vlasenko, and D. S. Poloskin
  • 雑誌名: Phys. Rev. 巻: B87 ページ: 075201
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.87.075201
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rabi Oscillationand Electron-Spin-Echo Envelope Modulation of the Photoexcited Triplet SpinSysteminSilicon (2012)
  • 著者名/発表者名: W. Akhtar, T. Sekiguchi, T. Itahashi, V. Filidou, J. J. L. Morton, L. Vlasenko, and K. M. Itoh
  • 雑誌名: Phys.Rev. 巻: B86 ページ: 115206
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.86.115206
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spin Dependent Recombination Based Magnetic Resonance Spectroscopy of Bismuth Donor Spins in Silicon at Low Magnetic Fields (2012)
  • 著者名/発表者名: P. A. Mortemousque, T. Sekiguchi, C. Culan, M. P. Vlasenko, R. G. Elliman, L. S. Vlasenko,and K. M.Itoh
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 巻: 101 ページ: 082409
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification of a Paramagnetic Recombination Center in Silicon/Silicon-Dioxide Interface (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Matsuoka, L. S. Vlasenko, M. P. Vlasenko, T. Sekiguchi, and K. M. Itoh
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 巻: 100 ページ: 152107
  • DOI: 10.1063/1.3702785
  • 査読あり
• [雑誌論文] Coherent Storage of Photoexcited Triplet States Using 29Si Nuclear Spins in Silicon (2012)
  • 著者名/発表者名: W. Akhtar, V. Filidou, T. Sekiguchi, E. Kawakami, T. Itahashi, L. Vlasenko, J. J. L. Morton, and K. M. Itoh
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 巻: 108 ページ: 097601
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.108.097601
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electron Spin Coherence Exceeding Seconds in High Purity Silicon (2012)
  • 著者名/発表者名: A. M. Tyryshkin, S. Tojo, J. J. L. Morton, H. Riemann, N. V. Abrosimov, P. Becker, H.-J. Pohl, T. Schenkel, M. L. W. Thewalt, K. M. Itoh, and S. A. Lyon
  • 雑誌名: Nature Materials 巻: 11 ページ: 143-147
  • DOI: 10.1038/NMAT3182
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optical Properties of Triplet States of Excitons Bound to Interstitial-Carbon Interstitial-Oxygen Defects in Silicon (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Ishikawa, K. Koga, T. Itahashi, K. M. Itoh, and L. S. Vlasenko
  • 雑誌名: Phys. Rev. 巻: B84 ページ: 115204
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.84.115204
  • 査読あり
• [雑誌論文] Correlation of residual impurity concentration and acceptor electron paramagnetic resonance linewidth in isotopically engineered Si (2011)
  • 著者名/発表者名: A. R. Stegner, H. Tezuka, H. Riemann, N. V. Abrosimov, P. Becker, H.-J. Pohl, M. L. W. Thewalt, K. M. Itoh, and M. S. Brandt
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 巻: 99 ページ: 032101
  • DOI: 10.1063/1.3606548
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrical Detection of Cross Relaxation between Electron Spins of Phosphorus and Oxygen-Vacancy Centers in Silicon (2011)
  • 著者名/発表者名: W. Akhtar, H. Morishita, K. Sawano, Y. Shiraki, L. S. Vlasenko, and K. M. Itoh
  • 雑誌名: Phys. Rev. 巻: B84 ページ: 045204
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.84.045204
  • 査読あり
• [雑誌論文] Entanglement in a Solid-State Spin Ensemble (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Simmons, R. M. Brown, H. Riemann, N. V. Abrosimov, P. Becker, H.-J. Pohl, M. L. W. Thewalt, K. M. Itoh, and J. J. L. Morton
  • 雑誌名: Nature 巻: 470 ページ: 69-72
  • DOI: 10.1038/nature09696
  • 査読あり
• [雑誌論文] Linewidth of Low-Field Electrically Detected Magnetic Resonance of Phosphorus in Isotopically Controlled Silicon (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Morishita, E. Abe, W. Akhtar, L. S. Vlasenko, A. Fujimoto, K. Sawano, Y. Shiraki, L. Dreher, H. Riemann, N. V. Abrosimov, P. Becker, H.-J. Pohl, M. L. W. Thewalt, M. S. Brandt, and K. M. Itoh
  • 雑誌名: Applied Physics Express 巻: 4 ページ: 021302
  • DOI: 10.1143/APEX.4.021302
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electron spin coherence of phosphorus donors in silicon : Effect of environmental nuclei (2010)
  • 著者名/発表者名: E. Abe, A. M. Tyryshkin, S. Tojo, J. J. L. Morton, W. M. Witzel, A. Fujimoto, J. W. Ager, E. E. Haller, J. Isoya, S. A. Lyon, M. L. W. Thewalt, and K. M. Itoh
  • 雑誌名: Phys. Rev. 巻: B82 ページ: 121201
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.82.121201
  • 査読あり
• [学会発表] Silicon NMR Quantum Information Processing (2013)
  • 著者名/発表者名: K. M. Itoh and T. Sekiguchi
  • 学会等名: NMR Quantum Information Processing in Rio
  • 発表場所: Rio de Janeiro, Brazil
  • 年月日: 20131127-29
  • 招待講演
• [学会発表] NV Centers in Isotopically Enriched Diamond for Quantum Sensor Application (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Ohashi, T. Rosskopf, I. Gros, H. Watanabe, S. Tomizawa, J. Iyshi-Haase, T. Ishikawa, K. M. Fu, C. Santori, V. M. Acosta, R. G. Beausoleil, S. Shikata, C. L. Degen, and K. M. Itoh
  • 学会等名: JSAP-MRS Joint Symposia
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 20130916-20
  • 招待講演
• [学会発表] Growth and Characterization of Isotopically Enriched CVD 12C Films with Well-behaved Near Surface NVs (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Ohashi, T. Rosskopf, I. Gros, H. Watanabe, S. Tomizawa, J. Ishi-Hayase, T. Ishikawa, K. M. Fu, C. Santori, V. M. Acosta, R. G. Beausoleil, S. Shikata, C. L. Degen, and K. M. Itoh
  • 学会等名: The Workshop on Diamond .Spintornics, Photonics, Bio-applications
  • 発表場所: Hong Kong
  • 年月日: 20130427-29
  • 招待講演
• [学会発表] Group IV Isotope Spintronics (2013)
  • 著者名/発表者名: K. M. Itoh
  • 学会等名: Sweden-Japan International Workshop on Quantum Nano-Physics and Electronics (QNANO2013)
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 20130113-14
  • 招待講演
• [学会発表] Semiconductor Isotope Spintronics (2012)
  • 著者名/発表者名: K. M. Itoh
  • 学会等名: 2012 Workshop on Innovative Nanoscale Devices and Systems (WINDS)
  • 発表場所: Hawaii. USA
  • 年月日: 20121202-07
  • 招待講演
• [学会発表] Quantum Computing Using Phosphorus Electron Spins, 31P Nuclear Spins, and 29Si Nuclear Spins in Silicon (2011)
  • 著者名/発表者名: K. M. Itoh
  • 学会等名: The 5th International Workshop on Solid-State Quantum Computing
  • 発表場所: Hong Kong
  • 年月日: 20111211-13
  • 招待講演
• [備考]
  • URL: http://www.appi.keio.ac.jp/Itoh_group/index.html