量子スピン情報

ド・ブロイ波長程度(~0.1ミクロン)以下の構造では電子、スピン、光子などの基本粒子(量子)の個々の性質や、その相互作用が特性を左右するようになります。このような量子現象を制御すると、従来の情報の安全性や情報処理方式を一変させる可能性があり、様々な技術が研究されています。 本研究では、半導体を用いて人工原子(量子ドット)を作製し、量子物理を探求、量子情報処理の基本概念と技術の確立を目指しました。微小磁石と組み合せた2量子ドットを開発し、2量子ビットの独立操作、電子スピンの非破壊的な読み出し等の制御に成功しました。また量子エラー訂正に必要な3量子ドットを作製して物理現象の探索を行い、多重量子ビット化と量子ゲート構成の指針を得ることができました。この他、量子情報転写、核スピン検出と制御など、多くの量子技術応用の足がかりを得ました。 本研究は、オランダ、デルフト工科大学、及びスイス、バーゼル大学と共同で進められました。日本側は量子ドットのスピンに関する基礎物性と量子情報処理の研究を行い、オランダ側は量子情報を乱す要因解明、カーボンナノチューブなど独特な物質での量子物理の研究を行い、スイス側は実験への理論提案等、量子情報理論の構築を行いました。この研究の成果は、今後、量子コンピュータや量子通信などの応用分野に適用していくことが期待されます。

国立研究開発法人科学技術振興機構