電子１個のスピン情報の長距離伝送・検出に初めて成功

現代のエレクトロニクスは、電荷の流れである電流に加えてスピンを利用するスピントロニクス技術の開発によって、飛躍的な発展を遂げてきました。最近では、電子のスピンを電子１個単位で量子力学的に制御することによる量子情報処理の研究も注目を集めています。量子情報処理においては、この単一電子スピンを制御するために、電子を量子ドットと呼ばれる小さな箱に閉じ込めて周囲の電子から隔離する方法がよく用いられます。このような仕組みを集積するためには、単一スピンの情報を遠く離れた量子ドット間で伝送する技術が不可欠ですが、その開発は技術的な難しさから進んでいませんでした。私たちは、2011年に、結晶表面を伝わる音の波（表面弾性波）を利用して単一電子を周囲から隔離したまま離れた量子ドット間で長距離移送することに成功していましたが、単一電子移送の際のスピンの情報までは、検証できていませんでした。
本研究では、移送の際のスピンの反転を抑制できるような単一電子移送方法を新たに開発しました。そして、量子ドット間を伝送する前後の単一電子スピンを測定し、スピンの情報を離れた量子ドット間で移送できることを初めて示しました。これにより、単一スピンの伝送と量子情報操作の技術とを融合させた“単一電子スピントロニクス”への道を初めて拓きました。
本研究成果は、仏CNRSニール研究所などとの共同研究によって達成されました。

• B. Bertrand, S. Hermelin, S. Takada, M. Yamamoto, S. Tarucha, A. Ludwig, A. D. Wieck, C. Bäuerle, and T. Meunier, “Fast spin information transfer between distant quantum dots using individual electrons”,　Nature Nanotechnology 11, 672-676 (2016).

プレスリリース：
http://www.t.u-tokyo.ac.jp/foe/press/setnws_20160603125005959539852247.html