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工学部/工学系研究科 プレスリリース

高品質な酸化物半導体で量子計算に利用できる電子状態を作り出すことに成功 ―エラーの起こりにくい量子計算機用素子に新たな展望―

 

東京大学大学院工学系研究科附属量子相エレクトロニクス研究センター・物理工学専攻の川﨑雅司教授(理化学研究所創発物性科学研究センター強相関界面研究グループ グループディレクター)が率いる研究グループは東北大学金属材料研究所の塚﨑敦教授、マックス・プランク固体研究所のJurgen H. Smet(ヨルグン・シメット)博士のグループと共同で、酸化物半導体に強い磁場を加えることにより、エラーの起こりにくい量子計算に応用可能な電子状態を作り出すことに成功した。

 現在、量子計算機の開発に世界中の研究者がしのぎを削っており、超伝導体の微小接合を用いる手法が研究の主流であるが、大規模化やエラーの訂正を行うことが困難であると指摘されている。そのため、集積化が可能な半導体中の電子に強い磁場を加えることで、特殊な状態を作り出し、この状態の位相の不連続性を利用して原理的に計算過程でのエラーを発生させない量子情報媒体が実現可能であると理論的に提案されている。この電子状態は、不純物が極めて少ないヒ化ガリウムで実現されてきたが、電子濃度などの物理パラメータを精密に制御する必要があり、安定して発現させるための条件が明らかでなかった。

今回の研究では、化学的に安定で高品質な酸化物を用いることで、ヒ化ガリウム以外でこの電子状態を観測することに成功した。また、外部磁場の向きが大きな影響を与えることを初めて見出した。今後、酸化物材料を基盤とする信頼性の高い量子計算の実現が期待される。

本研究成果は米国オンライン科学雑誌『Science Advances』に平成30年9月14日に掲載された。

 本研究は科学技術振興機構(JST)戦略的創造研究推進事業さきがけ「量子計算のための高品質酸化亜鉛を用いた材料基盤創出」(No. JPMJPR1763)、戦略的創造研究推進事業CREST「トポロジカル絶縁体ヘテロ接合による量子技術の基盤創成」(No. JPMJCR16F1)、ドイツ研究振興協会(FA 1392/2-1)の支援を受けて行われた。

 

 

プレスリリース本文: PDFファイル

Science Advances : http://advances.sciencemag.org/content/4/9/eaat8742