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物理:離れた量子ドット間のオンデマンド単電子移動

Nature 477, 7365 doi: 10.1038/nature10444

量子ドットのネットワークで構成される将来の単一電子回路では、回路のある機能部分から別の機能部分に電子を輸送する機構が必要となる。例えば、量子コンピューターでは、量子ドット(キュービット)操作と測定を切り離したり、回路の対応する部分間の電子輸送手段を与えたりすることによって、デコヒーレンスと回路の複雑さが軽減されるだろう。隣接ドット間での高度に制御されたトンネリングが実証されており、単一および二重ドット系で電子を操作する能力は急速に向上している。しかし、数百ナノメートル以上距離が離れている場合、単一電子の閉じ込めを維持しながら、自由伝搬やトンネリングを実現することは不可能である。今回我々は、単一電子が表面弾性波の極小点に捕捉され、ある量子ドットから別の非占有ドットへ長い空チャネルに沿って移される仕組みを示す。移動方向は反転が可能で、同一電子が誤りなく60回以上往復し、累積距離は0.25 mmになった。このようなオンチップ移動によって、別々の量子情報処理部品やデバイスの集積化が可能になりうる距離まで、量子ドット間の通信が延長される。

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