研究課題別中間評価結果

1.研究課題名
相関エレクトロニクス
2.研究代表者
研究代表者 平山 祥郎 日本電信電話株式会社 物性科学基礎研究所 グループリーダー
3.研究概要
 この研究チームでは、キャリア相関が工学的にも大きな効果を生む可能性が有る半導体薄膜構造、量子ドットを中心としたナノ構造について、構造作製、キャリア相関の測定と理解、評価技術(ナノプローブ、THz電磁波)の研究を進め、バックゲートヘテロ構造、2層系のキャリア相関の理解、量子ドットの物性理解(形状効果、スピン相関(近藤効果)、緩和時間測定)、サイクロトロン共鳴・THzによる評価、ナノプローブ(光ナノプローブ、高速ナノプローブ、半導体中電子波の観測)、量子情報処理の基礎的な検討で世界をリードする極めて高いレベルの成果を多く挙げている。 
4.中間評価結果
4−1.研究の進捗状況と今後の見込み
 本研究チームは、薄膜・ナノ相関構造研究(NTT物性基礎研)、相関効果の磁場特性研究(東大)、コヒーレンス評価(東大生研)、ナノ評価技術開発(産総研)、量子演算研究(総研大)の5つのグループから構成されている。これまでに半導体中の電子相関を明らかにし、従来知られていなかった相互作用、即ち「相関」に関し多くの成果を出してきた。この成果により現時点では「エレクトロニクス」に発展できる素地が固まってきたと思われるので量子ビット実現の可能性や相関を利用した新しいデバイスへの応用など「エレクトロニクス」にかかわる研究へも発展され、本チームの研究題目である「相関エレクトロニクス」を確立する事が期待され、同時に基礎研究とは言え権利化できる部分を抽出して特許にしておくことも必要である。
 薄膜・ナノ相関構造研究Gと相関効果の磁場特性研究Gとの連携は極めて良いが、研究期間の後半は他のグループも含めて協力関係が強化される事が必要である。特に量子演算研究Gと実験グループ間との連携に配慮する必要がある。
4−2.研究成果の現状と今後の見込み
 本チームは世界をリードする極めて高いレベルでの成果を多く出している。即ち薄膜ナノ構造作成、2次元2層電子系における相関現象、単一量子ドット、結合量子ドットにおける電子相関、スピン相関の研究は世界のトップを行くものであり、超格子におけるブロッホ振動の実験、単一光子による線形素子を使用した entanglement 実現と purification の研究等もユニークである。
 高品質半導体ナノ構造の作成、半導体へテロ構造や量子ドットでの核スピン、量子ドット内の電子スピンを用いたq-bit、量子ドット内偶数電子での新しい近藤効果など半導体にかかわるスピン科学に対し大きなインパクトを与えたとともに、技術的にはこれらの成果の量子コンピューテイングへの応用が期待される。結合量子ドット、結合量子細線等における量子相関は量子コンピューテイング・デバイスとしての可能性を含んでおり今後の発展が期待される。また電子相関およびキヤリアー核スピン相関では緩和時間が長い事を見出しており、これがデコヒーレント時間の長い事を意味するのであれば、そのインパクトは非常に大きい。確率的な過程も視野に入れた半導体量子コンピュータのアーキテクチアの研究成果が今後期待される。更にTHz領域でのキヤリア相関、ナノプローブによるキヤリア相関のナノスケールでの可視化の研究も新しい成果が出る事が見込まれる。
4−3.総合的評価
 研究代表者が直接関与している薄膜・ナノ相関構造グループが中心になり全体として良くまとまった研究体制がとられて居り、研究は当初計画通り順調に進行し非常に優れた成果を挙げている。特に半導体へテロ接合や量子ドットにおける核スピン、電子スピンの特性、其れを用いたq-bitの実現の可能性など半導体内の核スピン、電子スピンの関与する物性、応用の新しい分野を開拓しており、今後の残りの期間に更に大きな成果が出ることが期待できると思われる。
 本研究グループが中心となって開催した国際会議CIM2001では本チームからはもとより外国よりもレベルの高い発表が行われ、本チームが世界的に認知されたグループである事を明示している。
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