Universal Q-bits based on topological spin textures

基于拓扑自旋纹理的通用 Q 位

基本信息

批准号：
22KF0159
负责人：
劉小晰
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Shinshu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

キラル磁性薄膜中のトポロジカルスピンテクスチャのサイズは数ナノメートルと極めて小さくかつ安定性が高く、電流・電圧で制御可能である。更に、フォトン（光量子）・フォノン（音量子）・マグノンなど量子との相互作用によって、量子コンピューティングへの応用が注目されている。本研究は、ナノスケールのトポロジカルスピンテクスチャとGHz帯域のマグノン及びGHz帯域の表面弾性波、薄膜体積弾性波との相互作用に着目し、トポロジカルスピンテクスチャのトポロジカル数やヘリシティーの制御によって、トポロジカルスピンテクスチャに基づく量子ビットの創製に関する研究である。今年度では、磁性円板中のmeronと呼ばれるトポロジカルソリトンに着目し、磁性円板のサイズが数ナノになると、円板中心のスピンの向きが上向き、下向きが量子ビットの0、１のように振舞ことを証明した。更に、ナノスケールの磁性円板を磁界、電流の制御により、具体的な量子ゲートを提案した。これらの結果はCommunications materialsに投稿し、2022年11月10日に掲載された。更に、磁気スキルミオンの中のヘリシティー（ねじれ）に着目し、フラストレーション磁性体の中の磁気スキルミオン串のトポロジカルヘリシティ波の非線形的な振る舞いを検討した。磁気スキルミオンのヘリシティー（ねじれ）特性を用いた量子ビットへの応用に展開している。初期的な結果をPhyscial Review Bに投稿し、2022年8月10日に掲載された。

手性磁性薄膜中的拓扑自旋织构尺寸极小，为几纳米，且高度稳定，可以通过电流和电压控制。此外，由于与光子（光量子）、声子（声音量子）和磁振子等量子的相互作用，量子计算的应用引起了人们的关注。本研究重点关注纳米级拓扑自旋织构与GHz频段磁振子、GHz频段表面声波、薄膜体声波之间的相互作用，通过控制拓扑自旋织构的拓扑数和螺旋度，我们研究了基于纹理创建量子位。今年，我们将重点研究磁盘中称为半子的拓扑孤子。当磁盘的尺寸达到几纳米时，磁盘中心的自旋方向将向上和向下，就像磁盘中的 0 和 1 一样。量子比特的行为得到了证明。此外，我们通过控制纳米级磁盘的磁场和电流提出了一种特定的量子门。这些结果已提交给通讯材料并于 2022 年 11 月 10 日发布。此外，我们关注磁性斯格明子的螺旋性（扭曲），并研究了受挫磁性材料中磁性斯格明子串的拓扑螺旋波的非线性行为。我们正在利用磁性斯格明子的螺旋性（扭曲）特性来开发量子比特的应用。初步结果已提交给 Physical Review B 并于 2022 年 8 月 10 日发表。