51探花

【本学研究者情报】

〇材料科学高等研究所/电気通信研究所　准教授　大塚朋广

【発表のポイント】

• 酸化亜铅半导体量子ドット^（注1）デバイスで初めて、量子ドットを用いた电荷検出を実証しました。さらに、高速测定を可能にする高周波反射测定にも成功しました。
• これらの测定手法を用いて、半导体量子ビットの実现に不可欠な少数电子二重量子ドットの形成を确认しました。
• 本成果により、酸化亜铅量子ドットを高精度かつ高速に评価するための基盘技术が确立され、新材料を用いた量子コンピューター^（注2）の実现に向けた研究の进展が期待されます。

【概要】

半导体量子ドットは、量子コンピューターの基本単位である量子ビットを実现するプラットフォームとして研究されています。その中でも酸化亜铅は、スピン量子ビットの动作时间を制限する要因となる核スピンが少なく、さらに直接迁移型半导体であるため光との相互作用も利用できることから、次世代の量子ビット材料として期待されています。

东北大学、物质?材料研究机构、东京大学からなる研究グループは、酸化亜铅量子デバイスにおいて初めて、量子ドットを用いた电荷検出と高周波反射测定を実証しました。さらに、これらの测定手法を用いて、半导体量子ビットの実现に重要な少数电子二重量子ドットの形成を确认しました。

本成果により、酸化亜铅量子ドットを高精度/高速に评価するための実験基盘が整いました。今后は、今回确立した测定手法と少数电子二重量子ドットを用いて、スピン缓和时间^（注3）をはじめとする酸化亜鉛量子ドットの特性を明らかにするとともに、酸化亜鉛を用いた量子コンピューターの実现に向けた研究の进展が期待されます。

本研究成果は、2026年7月21日（現地時間）に科学誌Physical Review Appliedにオンライン掲載されました。

図1. (a) 今回の実験で用いた酸化亜鉛デバイスのゲート電極構造。(b) 少数電子二重量子ドットの形成を示す電荷状態安定図^（注4）。

【用语解説】

注1. 半導体量子ドット
半導体内部で電子を数十 nm程度の微小な領域に閉じ込めた構造。人工原子とも呼ばれ、量子力学的な現象を観測することができる。

注2. 量子コンピューター
量子力学的な効果を用いることにより、古典コンピューターでは难しかった计算を処理することができる次世代のコンピューター。

注3. スピン緩和時間
电子が持つスピンの向きの情报が失われるまでの时间。

注4. 電荷状態安定図
量子ドットを形成するゲート电圧を変化させることで、どのように状态が変わるのかを示す図。

【论文情报】

タイトル：Charge sensing of few-electron ZnO double quantum dots probed by radio-frequency reflectometry（高周波反射測定による酸化亜鉛少数電子二重量子ドットの電荷検出）
著者：Kosuke Noro, Motoya Shinozaki, Yusuke Kozuka, Koichi Baba, Kazuma Matsumura, Yoshihiro Fujiwara, Takeshi Kumasaka, Atsushi Tsukazaki, Masashi Kawasaki, and Tomohiro Otsuka*
*責任著者：東北大学材料科学高等研究所 准教授 大塚朋廣
掲載誌：Physical Review Applied
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详细（プレスリリース本文）

问い合わせ先

（研究に関すること）
东北大学　材料科学高等研究所（奥笔滨-础滨惭搁）
（兼）东北大学　电気通信研究所
（兼）东北大学　大学院工学研究科
（兼）東北大学　51探花 Quantum Alliance (TQA)
（兼）东北大学　先端スピントロニクス研究开発センター
准教授　大塚　朋广
TEL: 022-217-5509
Email: tomohiro.otsuka*tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）

（报道に関すること）
东北大学材料科学高等研究所（奥笔滨-础滨惭搁）
広报戦略室
TEL: 022-217-6146
Email: aimr-outreach*grp.tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）