2013 Fiscal Year Annual Research Report
半導体ナノ集積構造による量子情報制御・観測・伝送に関する研究
| Project Area | Quantum cybernetics - interdisciplinary studies of quantum controls and developments toward quantum computing |
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| Project/Area Number |
21102003
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
都倉 康弘 筑波大学, 数理物質系, 教授 (20393788)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
太田 剛 日本電信電話株式会社ＮＴＴ物性科学基礎研究所, 量子電子物性研究部, 主任研究員 (30463623)
樽茶 清悟 東京大学, 大学院工学系研究科, 教授 (40302799)
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| Project Period (FY) |
2009-07-23 – 2014-03-31
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| Keywords | 半導体物性 / 半導体超微細化 / ナノデバイス / 量子コンピュータ / 量子閉じ込め |
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| Research Abstract |
[制御1]電子スピン回転操作の高速化により核スピンとの相互作用が押さえられる事を、スピン共鳴幅がラビ振動数の2倍に相当すること、ラビ振動の初期シフトの消失とラビ振動強度の時間-離調面でのシェブロン型パターンを観測したことから確認した。新型3重量子ドットを作製し、3スピンの独立コヒーレント操作に初めて成功した。また4重量子ドットを実現し、（1,1,1,1）電荷状態（各ドットに1電子）を実現し、4ビット化の目処を付けた。
[制御2]強強度のマイクロ波によりスピンのラビ振動数が非線形な依存性を持つ原因を理論的に考察した。また３量子ドットにおいてスピンを初期化する方法を検討した。様々なスピン・軌道相互作用による量子ドットの量子準位の変調を数値的手法で明らかにした。
[伝送1]磁場やトンネル強度、位相を断熱的に変調させる事により電流・スピン流を誘起するプロセスを理論的に解明した。
[伝送2]単一電子移送におけるスピンのコヒーレンスの確認実験に向け高周波信号の減衰を抑える等測定系の改良を行った。また試料構造を見直し、架橋構造を用いた試料を新たに作製した。更に表面弾性波により伝送される動く量子ドット中の量子もつれした２電子を別々の動く量子ドットへと分離した後に量子もつれを確認する方法を検討し、スピン相関のベル測定によってこれが可能であることを示した。
[観測]二重量子ドット系におけるドット間トンネリングに伴う容量信号の周波数依存性を調べることで、軌道やスピン状態間の遷移や緩和過程などのダイナミクスを明らかにした。電荷状態の制御により電荷状態のコヒーレント振動や、エネルギー反交差を2回通過させることによって生じるLandau-Zener-Stuckelberg（LZS）量子干渉を観測した。また三重量子ドットにおいて、少数電子領域でスピンブロッケードの協力的解除が起こっていることを明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Reason
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Presentation] Coherent Coupling of a Superconducting Flux Qubit2013
Author(s)
Yasuhiro Tokura, Xiaobo Zhu, Shiro Saito, Robert Amsuss, A. Kemp, K. Kakuyanagi, S. Karimoto, H. Nakano, William. J. Munro, M. S. Everitt, Kae Nemoto, M. Kasu, Y. Matsuzaki, Norikazu Mizuochi and K. Semba
Organizer
IXth Rencontres du Vietnam (VietNam 2013), Nanophysics: from fundamentals to applications (the return)
Place of Presentation
Quy-Nhon Vietnam
Year and Date
20130804-20130810
Invited
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[Presentation] Scaling-up Spin Qubits in Semiconductor Quantum Dots
Author(s)
T. Nakajima, T. Otsuka, M. R. Delbeq, S. Amaha, J. Yoneda, A. Noiri, K. Takeda, J. Kamioka, R. Sugawara, J. Watson, M. J. Manfra, A. D. Wieck, and S. Tarucha
Organizer
FIRST International Symposium on Topological Quantum Technology
Place of Presentation
Tokyo, The University of Tokyo, Japan
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