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NTTと東北大学は、ドイツのポール・ドルーデ固体エレクトロニクス研究所と連携し、「移動
スピン共鳴(Mobile Spin Resonance)」と名付けた新現象を発見し、半導体内で電子の移動す
る経路を適切に制御することで、外部から磁場を一切加えずに電子スピンの向きを任意方向に
変えることに世界で初めて成功したと発表した。 同現象を用いると、シンプルな素子構造で
効率的に量子情報を操作することが可能になり、量子コンピュータの新しい要素技術として応
用が期待できるとしている。
半導体中の電子は「電荷」と「スピン」の2つの性質を持っており、従来の半導体デバイスで
は電気的に制御しやすい「電荷」の性質のみしか利用されていなかったが、近年、量子力学
によって説明される「スピン」の性質を活用し、超高速演算が可能となる量子コンピュータに
応用しようとする研究が世界中で進められている。
半導体中のスピンを量子情報処理に利用するためには、「電子スピン共鳴(Electron Spin
Resonance)以下、ESR」を用いて、個々のスピンの向きを自由に操作する必要があるが、一
般的なESRで必要となる外部磁場の空間領域は電子一個の占める範囲よりもはるかに広いた
め、磁場発生に要したエネルギーの大部分が無駄になってしまう点が問題とされていた。
今回の研究により、「移動スピン共鳴(Mobile Spin Resonance)」と名付けた新現象を発見し、
半導体内で電子の移動する経路を適切に制御することで、外部から磁場を一切加えずに電子ス
ピンの向きを任意方向に変えることに世界で初めて成功したとしている。
「移動スピン共鳴」は、ESRには外部磁場が必要、という一般に知られる基本原理を覆す新現象
で、今回の成果をさらに発展させ、電子スピンを使った量子コンピュータの基本素子の実現を
目指し、単一電子のスピン操作、複数スピン間のエンタングルメントの制御などの研究を進め
ていくとしている。
マイナビニュース 2013/03/18
URLﾘﾝｸ(news.mynavi.jp)
電子スピン共鳴の原理
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