半導体人工分子の量子状態を電気的に測定する方法を開発
半導体人工分子の量子状態を電気的に測定する方法を開発
―¥量子情報処理への応用に期待―¥
ＪＳＴ目的基礎研究事業の一環として、独立行政法人 産業技術総合研究所（以下、産総研）の
今村 裕志 主任研究員、ＪＳＴの余越 伸彦 研究員らは、ガリウムヒ素（GaAs）を用いた半導体
人工分子（二重量子ドット）に閉じ込めた２電子スピンの量子力学的重ね合わせ状態を電気的に
測定する方法を理論的に開発しました。
電子は電気的な性質である“電荷”のほかに磁気的性質の“電子スピン”を併せ持っています。
近年、この電子スピンをエレクトニクスに積極的に取り入れる「スピントロニクス」と呼ばれる試みが
注目を集めています。特に半導体で作られた人工的な原子や分子に閉じ込められた電子スピンは、
将来の量子情報処理デバイスへの応用が期待されています。
本研究グループは、半導体二重ドットに閉じ込められた２つの２電子スピン状態（スピン一重項・
三重項）の量子力学的重ね合わせを電気的に測定する方法を理論的に開発しました。従来の
測定方法ではスピン一重項の成分と三重項の成分それぞれが現れる確率を知ることしかできま
せんでしたが、本方法を利用することで確率とともに２状態間の量子力学的な相対位相を検出する
ことができ、２つの電子スピンの量子力学的な状態を完全に測定することが可能¥になりました。
このような測定方法は基礎物理学の観点から興味が持たれるだけでなく、量子情報処理デバイスの
開発に必要な量子状態の初期化や演算結果の確認方法を提供するものであり、半導体人工分子を
使った量子情報処理デバイスの開発に大きく貢献することが期待されます。
本研究は、東北大学電気通信研究所の小坂 英男 准教授と共同で行ったものです。
本研究成果は、米国物理学会誌「Physical Review Letters」に受理され、オンライン版で近日中に
公開されます。
科学技術振興機構¥プレスリリース
http://www.jst.go.jp/pr/announce/20090721/index.html(, ﾟ∋ﾟ)ガリウムヒ素って最近よく見かける。