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シリコンスピン量子ビットの高速読み出しに成功

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February, 19, 2020, 東京--理化学研究所(理研) 創発物性科学研究センター 量子機能システム研究グループの野入亮人特別研究員、武田健太研究員、樽茶清悟グループディレクター、東京工業大学 工学院 電気電子系の小寺哲夫准教授の共同研究チームは、シリコン量子ドットデバイス中の電子スピンの高速読み出しに成功した。

研究成果は、高精度制御と将来的な集積性の観点から近年注目を集めている「シリコンスピン量子コンピュータ」の実現において、重要な課題となっている、「高速量子ビット読み出しが可能な試料設計」に指針を与えるもので、今後の研究開発をより一層加速させると期待できる。

通常、シリコンスピン量子コンピュータでは、スピンの情報を電荷状態の情報に変換し、電荷検出測定を行うことで量子ビットを読み出している。この際重要となる電荷検出の性能は、「高周波反射測定法」の適用によって向上できると考えられる。しかし、従来、シリコン量子ドットと高周波反射測定法には互換性がなく、試料設計において重要な問題となっていた。

共同研究チームは、高周波反射測定法が適用可能なシリコン量子ドット試料の設計を明らかにし、この技術を用いて電子スピン量子ビットの読み出し時間を従来の10分の1に低減することに成功した。

研究成果は、Nano Lettersオンライン版に掲載された。

(詳細は、https://www.titech.ac.jp)