カーボンナノチューブ量子ドットにおける単一電子スピンの発生 : スピンの量子操作を目指して(量子効果デバイス及び関連技術)
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概要
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一本の単層カーボンナノチューブの両端に金属電極をつけ単一量子ドットを作製した。液体ヘリウム温度で電気伝導特性を測定したところ、単一量子ドットの形成を示す周期的なクーロンダイアモンドを観測した。しかし、クーロンダイアモンドを詳しく観測すると、標準的な量子ドットの理論で説明されるような単一の周期ではなく、その大きさがゲート電圧によって2電子単位で変わる領域および4電子単位で変わる領域が観測された。これらは、量子準位の電子スピン縮退とナノチューブのバンド構造に特有の2重縮退の効果を考慮することにより理解できる。したがって、2電子周期の領域では、電子数が偶数のときはスピンゼロ(S=O)、奇数のときは単一電子スピン(S=1/2)が実現されている。このことは、希釈冷凍機温度でのクーロン振動の磁場依存性からも確認され、ゼーマン分裂から求まるg因子はほぼ2で、磁場依存性をほとんどもたないことがわかった。量子ドット中に単一電子スピンを生成できたことは、電子スピン共鳴技術を利用して単一スピンを量子的(コヒーレント)に制御できる可能性を示しており、将来のスピン量子ビットとしての応用が期待できる。
- 社団法人電子情報通信学会の論文
- 2004-01-22
著者
-
森山 悟士
物材機構
-
青柳 克信
理研
-
布施 智子
理化学研究所石橋極微デバイス工学研究室
-
青柳 克信
立命館大学coe推進機構
-
青柳 克信
理研フロンティア
-
青柳 克信
理化学研究所
-
石橋 幸治
理研
-
石橋 幸治
理化学研究所半導体工学研究室
-
鈴木 正樹
理化学研究所半導体工学研究室
-
石橋 幸治
(独)理化学研究所 石橋極微デバイス工学研究室
-
石橋 幸治
理化学研究所
-
森山 悟士
理研
-
布施 智子
理研
-
鈴木 正樹
理研:科技団戦略
-
森山 悟士
理化学研究所・石橋極微デバイス工学研究室
-
Souza M.
Jst:nagoya Univ.
-
石橋 幸治
独立行政法人理化学研究所
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