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量子ホール系における核磁気共鳴を利用した固体量子ビット素子の開発

研究報告コード R070000261
整理番号 R070000261
掲載日 2008年4月11日
研究者
  • 町田 友樹
研究者所属機関
  • 東京大学生産技術研究所
研究機関
  • 東京大学生産技術研究所
報告名称 量子ホール系における核磁気共鳴を利用した固体量子ビット素子の開発
報告概要 量子状態のコヒーレント制御は量子情報技術の実現に向けた第一歩であり、その重要性が急速に高まっている。静磁場中の原子核スピンは上向きスピン状態と下向きスピン状態からなる2準位系を形成し、その位相緩和時間が極めて長いため応用上理想的な系である。ところが固体素子中の核スピン制御は容易でなく、標準的なピックアップコイルを用いた核磁気共鳴技術や既存の円偏光レーザービームによる核磁気共鳴技術では、固体素子中における局所領域核スピンのコヒーレント制御が困難である。そこで本研究では、強磁場中二次元電子系で実現される量子ホール端状態を利用して核スピンを局所的かつコヒーレントに電気的な手法で制御する。量子ホール端状態における電子スピン-核スピン間超微細相互作用を利用して核スピンを動的に偏極し(初期化)、素子上に作製した微小コイルにより高周波磁場を印加して量子状態をコヒーレントに制御し、操作後の核スピン状態をホール抵抗値をプローブとして検出する。本研究では、量子ホール端状態における電子スピン-核スピン相互作用に関する基礎物性の研究を行い、そこで得られた知見を基礎として、固体中核スピン量子ビット素子を開発することが目的である。本研究で固体量子ビット素子開発を試みることにより、将来の量子情報技術開発に向けた重要な基礎を築き、基礎物性物理・素子応用の両面において幅広い可能性を拓く。
画像

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研究分野
  • 無機化合物のNMR
関連発表論文 (1) T. Machida, T. Yamazaki, K. Ikushima, and S. Komiyama, "Coherent control of nuclear-spin system in a quantum-Hall device", Appl. Phys. Lett. 82, 409-411 (2003).
(2) T. Machida, T. Yamazaki, K. Ikushima, and S. Komiyama, "Coherent electrical manipulation of nuclear spins in semiconductors", Physica E 25, 142-149 (2004).
研究制度
  • 戦略的創造研究推進事業 さきがけタイプ(旧若手個人研究推進事業を含む)/秩序と物性,ナノと物性,光と制御
研究報告資料
  • 町田 友樹. 量子ホール系における核磁気共鳴を利用した固体量子ビット素子の開発. ナノテクノロジー分野3領域合同研究報告会 講演要旨集 「秩序と物性」「ナノと物性」「光と制御」領域 (研究期間:2002-2005), 2006 . p.22 - 23.

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