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【注目プレスリリース】シリコン量子ビットの高温動作に成功 －大型冷却装置が不要に、センサーなど幅広い量子ビット応用へ－ / 産業技術総合研究所
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シリコン中の電子スピンを用いたシリコン量子ビットは、既存のシリコン技術でも作製可能であり、従来型シリコン集積回路との接続性の良さなどから注目を集めています。
しかし、従来のシリコン量子ビットは、超伝導回路を用いる超伝導量子ビットと同様に、その動作には0.1K(約-273℃)以下という極低温環境が必要でした。
この温度を作り出す冷却装置は、1台あたり1億円程度と高価で、かつ10m2程度の広い設置スペースが必要であり、装置への試料の導入・取り出しにはその都度数時間もかかるという問題があります。
そこで共同研究グループは、従来よりも高い温度で動作するシリコン量子ビットの開発を試みました。
高温で動作する量子ビットであれば、その評価には小型・安価で試料交換も容易な冷却装置があればよく、研究開発にかかる費用、スペースおよび時間を節約することで、今後の研究開発を加速できます。
今回、ターゲット不純物としてアルミ-窒素不純物ペアを、遮断機不純物として素子にもともと入っている浅い不純物を用いました。
その結果、最高温度10K(-263℃)までの量子ビット動作に成功しました。
この温度は、従来のシリコン量子ビットの動作温度(0.1K以下)よりも100倍以上も高温です。
また今回の論文において共同研究グループは、単一電子伝導[11]による深い不純物単体の評価を行い、深い不純物の電子が室温においても強く局在していることを確認しています。
3.今後の期待
本研究の動作温度の上限が10Kに限られているのは、遮断機不純物が浅い不純物であったため、そのスピン状態が熱エネルギーにより�