(テラヘルツ関連)極微細トランジスタ構造で1個の水分子の量子回転運動の検出に成功

1.発表者:
平川 一彦
(東京大学 生産技術研究所 附属光物質ナノ科学研究センター 教授/ナノ量子情報エレクトロニクス研究機構 機構長)

杜 少卿
(東京大学 生産技術研究所 特任助教)

村田 靖次郎
(京都大学 化学研究所 教授)

橋川 祥史
(京都大学 化学研究所 助教)

平山 祥郎
(東北大学 先端スピントロニクス研究開発センター 総長特命教授)

橋本 克之
(東北大学 大学院理学研究科 助教)

2.発表のポイント:

  • 1個の水分子を包み込んだカゴ状のフラーレン分子(H2O@C60)に電極を形成して、分子を流れる電流を測定したところ、水分子の量子力学的な回転運動の検出に成功した。
  • 電流を運ぶ電子と水分子が相互作用すると、水分子が2つの核スピン異性体(水素原子の各スピンの向きが異なる)間で揺らぐことを見出した。
  • 単一の分子や原子の量子状態を制御し、また読み出すことができれば、それらに量子情報を担わせることができる。今回の成果は、分子の回転運動や原子の持つ核スピンの情報を電流で読み出すことに成功したものであり、将来的には1個の原子が持つ量子状態を情報の媒体とする量子情報処理の基盤技術につながると期待される。

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