SANKEN（ISIR）

The Institute of Scientific and Industrial Research, Osaka University

大阪大学
産業科学研究所

LAST UPDATE 2017/11/01

  • 研究者氏名
    Researcher Name

    藤田高史　Takafumi FUJITA
    准教授　Associate Professor

  • 所属
    Professional Affiliation

    大阪大学産業科学研究所
    The Institute of Scientific and Industrial Research, Osaka University

    量子システム創成研究分野
    Department of Quantum System Electronics

  • 研究キーワード
    Research Keywords

    半導体量子ドット
    多重量子ドット中の電子スピン
    光子-電子スピン量子変換
    Semiconductor quantum dots
    Electron spins in multiple quantum dots
    Photon-spin quantum conversion
研究テーマ
Research Subject
半導体多重量子ドットにおけるコヒーレントな電子スピン輸送の研究
Coherent transport in multiple quantum dot systems

研究の背景 Background

砒化ガリウムや珪素半導体の層構造を利用した量子ドットが世界的に広く研究されてきました。最近では少数の結合した量子ドットにおいてこれまで測定困難であった長距離量子相関の物理が観測できるようになっており、これに伴い多数の量子ドットを結合し大規模量子計算の開発を加速させる動きが見られています。

Quantum dots are formed and researched on superb heterostructures of GaAs or Si. Building on recent observations of long-range quantum coherence never observed before, researching multi-quantum dot structures and many-body physics may further accelerate the quantum computation development.

研究の目標 Outcome

本研究では、複数量子ドットを利用して応用に向けた新しい単一電子スピン操作や多体スピン系の基礎物理を探究を目指しています。そのために量子ドットを複数トンネル結合させた試料を用意します。単一から複数の電子スピンを閉じ込め、量子状態の初期化、操作、測定という一連の流れを複雑な電圧操作によって行い、高速単一電子スピン操作、超交換相互作用、ハバード模型などの測定に注目します。

My main objective is to perform new single-spin operations based on characteristic interactions that emerge from multi-particle physics. To realize this, we prepare multiple quantum dot devices where we can confine and manipulate single electron spins using complex voltage controls.

研究図Research Figure

Fig.1. Single electron spins tightly confined in a nano-fabricated gate defined quantum dot array. Fig.2. Coherent phase evolution of a long-range spin exchange interaction, emerging via a quantum dot virtual state. Fig.3. Quantum simulation. Comparing multi-electron models calculated classically and simulated on a triple quantum dot.

文献 / Publications

Nature 548, 70 (2017). npj Quantum Information 3, 22 (2017). Nature Nanotechnology 12, 26-30 (2017). Physical Review Letters 110, 266803 (2013).

研究者HP