予想外の材料を用いた量子ビットの生成(Qubits created using unexpected materials)

2026-03-18 リンショーピング大学

リンショーピング大学の研究チームは、ペロブスカイト材料を用いた新しい量子ビット(qubit)の実現に初めて成功した。従来は原子間相互作用が強すぎて量子状態が維持できないと考えられていたが、電子スピンを利用した実験により安定動作を実証した。クロムを添加したペロブスカイト結晶を合成することで、安価かつ制御可能なスピン量子ビットを生成できる点が特徴である。さらに、極低温を必要とする従来技術と異なり、より高温での動作や光信号への変換も可能で、量子通信への応用も期待される。本成果は低コスト・高拡張性の量子コンピュータ実現に向けた新たな材料基盤を提示する。

予想外の材料を用いた量子ビットの生成(Qubits created using unexpected materials)
Researchers at Linköping University have created a qubit that is based on the so-called spin of electrons in a perovskite.

<関連情報>

遷移金属イオンをドープしたハロゲン化物二重ペロブスカイトにおけるスピン量子ビット候補 Spin Qubits Candidate in Transition-Metal-Ion doped Halide Double Perovskites

Sakarn Khamkaeo,Kunpot Mopoung,Kingshuk Mukhuti,Maarten W. de Dreu,Anna Dávid,Muyi Zhang,Mats Fahlman,Feng Gao,Peter C. M. Christianen,Irina A. Buyanova,Weimin M. Chen & Yuttapoom Puttisong
Nature Communications  Published:08 January 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-025-67980-2

Abstract

Solid-state spin qubits offer a promising route toward scalable quantum technologies. Here we demonstrate that, despites of a nuclear-spin-rich host of halide double perovskites (HDPs), transition-metal centers (Cr3+ and Fe3+ ions) are a good candidate for spin qubits exhibiting long-lived electron spin coherence with T2 = 29.5 µs and 21.2 µs at 4 K, respectively. Notably, spin localization facilitates a well-defined electron-nuclear (e-N) spin rotation between the electron spin and the neighboring nuclear spins of 35,37Cl and133Cs. The resulting e-N spin cluster is readily beneficial for a target nuclear-spin sensing. For the Cr3+ spin centers, the optical transitions associated with Cr3+ spin centers is spin-selective thereby paving a way for optical addressing of spins. Our findings from these spin ensemble studies establish HDPs as a new promising platform for creating solid-state spin qubits using simple and inexpensive solution-based single crystal growth methods, broadening material applications of halide perovskites.

0403電子応用
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