| 研究課題/領域番号 |
26600011
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| 研究機関 | 電気通信大学 |
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研究代表者 |
小久保 伸人 電気通信大学, 情報理工学(系)研究科, 准教授 (80372340)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | 超伝導材料・素子 / 量子渦 / メゾスコピック系 / 走査プローブ顕微鏡（SSM） / 低温物性 |
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| 研究実績の概要 |
平成２７年度は超伝導量子渦間に働く斥力相互作用を利用して、隣接する量子渦ビットの状態を遷移させていくセル・オートマトン型の論理ゲートの試作とその動作評価を行った。量子渦ビットの構造は、前年度と同様に、超伝導二層膜上に正方形状の小さな穴（アンチドット）を微細加工したものである。僅かな磁場を印加して各アンチドット内に量子渦を2つ誘起すると、正方形の対角線に揃うエネルギー的に等価な２つの量子渦配列が現れる。これらを“０”と”１”の論理状態と見なすことで情報の基本単位を量子渦配列で表すことが可能となる。セル・オートマトン型の論理ゲートを構築するには、量子渦ビット間に働く相互作用が重要であり、その有無を確認する必要がある。このため、隣接するアンチドット間の距離を変化させた量子渦ビット列を用意し、ビット内の量子渦の配列（論理）状態を走査SQUID（超伝導量子干渉計）磁気顕微鏡で直接観測した。その結果、隣接するアンチドット間の距離を有効磁場侵入長に相当する３μm程度以下まで近づけると、量子渦ビットの論理状態（量子渦のペア配列）が揃う論理ゲートの基底状態が現れた。現在、５つの量子渦ビットを一列に並べた論理ゲートにおいて量子渦配列が揃う基底状態を見出している。これにより、これまで半導体微小ドットの電子配列では難しかったセル・オートマン型の論理ゲートの構築を、超伝導体の量子渦配列を使って目指す本研究の実現性が高まった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
4: 遅れている
理由
超伝導量子渦ビットを一列に並べた単純な論理ゲートの構築と動作評価を目指してきたが、量子渦ビットを構成するアンチドットのサイズやドット間の距離等に再検討が必要となり、系統的に調べ直した。その結果、アンチドット間の距離を有効磁場侵入長以下まで縮めることにより、論理ゲートの基底状態を得ることができたが、セル・オートマトンの原理にしたがう動作の実証についは、最終年度にもかかわらず、入力ビット部の量子渦配列状態の制御に課題が残り、確認できなかった。このため総合的に遅れていると判断し、補助事業期間を延長して、次年度も継続して取り組むことにした。
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| 今後の研究の推進方策 |
セル・オートマトンの原理に従う論理ゲートの動作原理を超伝導量子渦ビットで実証するため、課題となっている入力部のビット状態の制御方法を見直す。入力部には制御配線があり、ビット状態を入力電流パルスで制御するが、実際に試みると、入力電流パルスがビット内の量子渦配列の基底状態を大きく乱してしまった。制御配線を量子渦ビットと結線していたため、量子渦ビット内にパルス電流が流れ込んだことが主な要因と考えられる。これを解消するため、制御配線を論理ゲートから物理的に切り離す。入力電流パルスが伴う僅かな磁場を使って、入力部の論理状態の制御を試みる。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
連携研究者の体調不良により、予定していた磁束観察実験の一部を実施できず、未使用額が生じた。
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| 次年度使用額の使用計画 |
未使用額は、実施できなかった微小超伝導体の磁束観察実験の経費に充てたい。
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