プラズモン波束を用いた高忠実度な量子回路を実現する新技術

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2025-11-20

natural_sciences

{'items': [{'key': '5nd0m', 'term': 'プラズモン波束', 'description': {'blocks': [{'key': '3vskf', 'text': '波としての性質を持つ電子の集団振動の最小単位（量子）がプラズモンです。短い時間の電圧パルスによって励起される集団振動は、波のかたまり（プラズモン波束）として伝播します。プラズモン波束に量子情報を搭載することにより、「飛行量子ビット」として使うことができます。', 'type': 'unstyled', 'depth': 0, 'inlineStyleRanges': [], 'entityRanges': [], 'data': {}}], 'entityMap': {}}}, {'key': '2tju7', 'term': '固有状態 ', 'description': {'blocks': [{'key': '536f8', 'text': '量子力学では物質の性質は、特定のエネルギーや運動量などを持つ「状態」で記述されます。これを「固有状態」と呼びます。プラズモン波束の場合、固有状態によって波束の伝わる速さ（速度）が決まり、どのように動くかが決まります。', 'type': 'unstyled', 'depth': 0, 'inlineStyleRanges': [], 'entityRanges': [], 'data': {}}], 'entityMap': {}}}, {'key': '41o0e', 'term': '飛行量子ビット', 'description': {'blocks': [{'key': '75jok', 'text': '量子情報を保持する「量子ビット」は、ある空間的な領域にとどまって使われることが一般的です（局在型量子ビット）。一方、「飛行量子ビット」は、電子や光などが移動しながら情報を運ぶ量子ビットの一種です。本研究では、電子の集団的な波動であるプラズモンを用いて実現する飛行量子ビットに着目しています。', 'type': 'unstyled', 'depth': 0, 'inlineStyleRanges': [], 'entityRanges': [], 'data': {}}], 'entityMap': {}}}, {'key': 'a1kh1', 'term': '忠実度 ', 'description': {'blocks': [{'key': 'dqejc', 'text': '量子状態の制御がどれだけ精確に行われたかを示す指標です。理想的な状態と、実際に得られた状態がどれだけ一致しているかを数値で表します。高い忠実度は、その制御に基づいて行われる量子計算などの信頼性が高いことを意味します。', 'type': 'unstyled', 'depth': 0, 'inlineStyleRanges': [], 'entityRanges': [], 'data': {}}], 'entityMap': {}}}, {'key': 'ccg9g', 'term': 'GaAs/AlGaAsヘテロ接合 ', 'description': {'blocks': [{'key': '82tvu', 'text': 'ガリウムヒ素(GaAs)とアルミニウムガリウムヒ素(AlGaAs)という２種類の半導体を重ねた構造のことです。この接合の界面では、電子が接合方向について強く閉じ込められ、平面的にのみ自由に動ける２次元電子系ができます。量子デバイスの基盤としてよく用いられます。', 'type': 'unstyled', 'depth': 0, 'inlineStyleRanges': [], 'entityRanges': [], 'data': {}}], 'entityMap': {}}}, {'key': 'd5dnb', 'term': '２次元電子系', 'description': {'blocks': [{'key': '7j0p6', 'text': '電子が上下方向には強く束縛されて動けず、平面の中だけを自由に動けるようにした状態です。特にGaAs/AlGaAsヘテロ接合界面に形成される２次元電子系は、非常にクリーンな電子系として知られており、様々な量子干渉現象や量子ホール効果などの量子現象の研究舞台となっています。', 'type': 'unstyled', 'depth': 0, 'inlineStyleRanges': [], 'entityRanges': [], 'data': {}}], 'entityMap': {}}}, {'key': '8ijpq', 'term': 'オーミック電極 ', 'description': {'blocks': [{'key': '3tpss', 'text': '電流がスムーズに流れる電極のことです。電圧と電流の関係が直線的で、抵抗が一定になる性質（オーミック特性）を持っています。電子を電子回路に出入りさせるために使われます。', 'type': 'unstyled', 'depth': 0, 'inlineStyleRanges': [], 'entityRanges': [], 'data': {}}], 'entityMap': {}}}, {'key': '3ds8i', 'term': 'ファブリーペロー共振器 ', 'description': {'blocks': [{'key': 'ac2pl', 'text': '従来は光の反射を使って特定の波長の光だけを通す装置として知られていますが、本研究では電子の波（プラズモン）に応用しています。２つの障壁の間で波として振る舞う電子が反射して共鳴することで、特定の波長を持った電子のみが通れる状態が形成されます。', 'type': 'unstyled', 'depth': 0, 'inlineStyleRanges': [], 'entityRanges': [], 'data': {}}], 'entityMap': {}}}, {'key': '9om48', 'term': '量子ポイントコンタクト(QPC)', 'description': {'blocks': [{'key': '20rqb', 'text': '電子が通る道をある１点で局所的に細く絞ることで、通れる電子の数（チャネル）を１つずつ精確に制御できる構造です。電子の流れを精密に調整するために使われる、量子デバイスの基本的な部品です。', 'type': 'unstyled', 'depth': 0, 'inlineStyleRanges': [], 'entityRanges': [], 'data': {}}], 'entityMap': {}}}]}

['sci']

['高田 真太郎']

プラズモン波束の固有状態を自在に制御できるようになったことで、量子干渉や飛行量子ビットの精密操作が現実味を帯びてきました。この技術は、量子情報処理だけではなく、古典的な高周波回路にも応用可能であり、今後の展開が非常に楽しみです。

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高田 真太郎

准教授

理学研究科

https://rd.iai.osaka-u.ac.jp/ja/2242782cbdfdfc52.html