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【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】

• 酸化物半导体の酸化亜铅を用いて、叁重量子ドット^（注1）の形成に成功し、量子ドット间结合の制御を実现しました。
• 叁重以上の多重量子ドットに特有の现象である、量子セルオートマトン（蚕颁础）効果^（注2）を観测しました。
• 酸化亜铅を利用した量子ビットシステムの构成や、情报処理への応用が进展することが期待される成果です。

【概要】

酸化亜铅はその良好なスピン量子コヒーレンス^（注3）や强い电子相関^（注4）から、量子ビット^（注5）を含めた量子デバイスへの応用が期待されています。これまで、酸化亜铅において电界制御の単一量子ドットの形成等が确认されていましたが、量子コンピュータ^（注6）等への応用に际しては、量子ドットの数を増やすことが课题とされてきました。

东北大学材料科学高等研究所（奥笔滨-础滨惭搁）の大塚朋广准教授（同大学电気通信研究所兼任）らの研究チームは、酸化亜铅ヘテロ构造を用いて叁重量子ドットの形成に成功し、さらに、それぞれの量子ドットが少数电子状态^{（注 7）}に到達していることを確認しました。また、QCA効果と呼ばれる、三重以上の多重量子ドットに特有の現象を観测しました。

酸化亜铅デバイスで少数电子叁重量子ドットを形成できたことで、酸化亜铅量子ドットを用いた量子ビットシステム构成や、情报処理への応用が进展することが期待されます。

本研究成果は、2025年10月21日（現地時間）に科学誌Scientific Reportsにオンライン掲載されました。

【用语解説】

注1. 量子ドット
数十苍尘の微小な领域に电子を闭じ込めた构造。特に电界制御によって电子を闭じ込めたものは量子闭じ込め効果等により人工的に制御できる量子状态が形成されるため、量子コンピュータに向けた量子ビット等として利用できる。形状のみにより闭じ込める自己形成量子ドットに比べて制御性が高い。

注2. 量子セルオートマトン（QCA）効果
量子ドット间の电子の相互作用により复数の电子移动が同时に起こる现象をここでは指す。叁重量子ドット以上の多重量子ドットで観测される。电子配置を情报処理に向けて活用できる可能性がある。

注3. 量子コヒーレンス
良好な量子状态やその保持时间。良好な量子コヒーレンスは量子コンピュータ等に必须となる。

注4. 電子相関
电子间の相互作用。うまく活用すれば、离れた量子ビット间の量子操作など新しい量子技术の芽になると期待されている。

注5. 量子ビット
量子状态を保持して演算を行うための素子。量子コンピュータの基本构成素子となる。

注6. 量子コンピュータ
量子状态を活用して情报処理を行うコンピュータ。従来のコンピュータでできない情报処理が可能になると期待されている。

注7. 少数電子状態
量子ドット内の电子数が数个程度でよく定まっている状态。例えば电子数1个の状态は电子のスピンを用いたスピン量子ビット等で活用される。

【论文情报】

タイトル：Formation of few-electron triple quantum dots in ZnO heterostructures （酸化亜鉛ヘテロ構造を用いた少数電子三重量子ドットの形成）
著者：Koichi Baba, Kosuke Noro, Yusuke Kozuka, Takeshi Kumasaka, Motoya Shinozaki, 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：Scientific Reports
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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　Tohoku 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）