image: Conceptual art of the acceptor-based spin-orbit qubit. A boron atom (yellow) implanted in silicon crystal (blue) bounds a hole. Orbital motion of a hole in silicon is coupled to its spin degree of freedom. This cou-pling is reminiscent of gears where circular motion (blue arrow) and spinning (red arrow) are locked to-gether. Quantum information is encoded to the combined motion and spin of a hole in the spin-orbit qubit. view more
Credit: Takashi Kobayashi, Tohoku University
量子コンピュータを構築する上では、強いスピン軌道相互作用と長いコヒーレンス時間の両立が大きな課題となっています。東北大学大学院理学研究科の小林嵩助教（研究当時）らの国際共同研究グループは、弱い圧力を加えたシリコン中のホウ素原子に束縛された正孔において、非常に長いコヒーレンス時間を観測しました。今回の成果は従来の知見を覆し、強いスピン軌道相互作用と長いコヒーレンス時間が両立可能であるということを示しています。この研究結果から、シリコン中のホウ素原子によって量子ビットを形成することで、スピン軌道相互作用を利用した高い機能性と拡張性を実現できることが示されました。半導体ベースの量子コンピュータの開発への新たな道筋となります。
本研究は英国科学誌「Nature Materials」のオンライン版に2020年7月21日午前0時（日本時間）に掲載しました。
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Journal
Nature Materials