【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、シリコンのみから構成される、現実的な量子コンピューティング素子及びその製造方法とそれを用いた全シリコン量子コンピュータに関するものである。 【０００２】 【従来の技術】本発明にかかる参考文献として以下のものを挙げることができる。 【０００３】〔参考文献１〕：Ｎ． Ａ． Ｇｅｒｓｈｅｎ
ｆｅｌｄ ａｎｄ Ｉ． Ｃｈｕａｎｇ，Ｓｃｉｅｎｃｅ
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ｇ，ａｎｄ Ｒ． Ｌａｆｌａｍｍｅ，Ｐｈｙｓ． Ｒｅ
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Ａ． Ｇ． Ｒｅｄｆｉｅｌｄ，Ｐｈｙｓ． Ｒｅｖ． Ｌｅｔ
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３）． 〔参考文献２１〕：Ｄ． Ｗ． Ｌｅｕｎｇ，Ｉ． Ｌ． Ｃｈ
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ｔｒａ，Ｍ． Ｅｌｗｅｎｓｐｏｅｋ，Ｊ． Ｈ． Ｆｌｕｉ

ｔｍａｎ，Ｊ． Ｖａｃ． Ｓｃｉ． Ｔｅｃｈｎｏｌ． Ｂ１

０，１９（１９９２）． 量子コンピュータを実現する上での困難は、デコヒーレンスを抑えるために環境からキュビット（ｑｕｂｉｔ）

を孤立させる必要がある反面、外界との相互作用を通して初期化・ロジック制御・観測を行わなければならないことにある。 【０００４】今日まで、もっとも成功している多キュビット・多ゲートの量子計算の実験は「擬純粋」（ｐｓｅ

ｕｄｏｐｕｒｅ）状態を用いた、室温下での溶媒分子の核スピンを用いたＮＭＲ量子コンピュータによるものである（参考文献〔１〕）。 【０００５】ＮＭＲではおよそ１０

¹⁸個の分子集団からのアンサンブル平均を測定することにより信号を得るが、この測定によって個々の核スピンの状態はほとんど影響を受けることがない。 このような混合状態に対する操作において、本当に量子もつれ状態（ｅｎｔａｎｇｌ

ｅｄ ｓｔａｔｅ）が実現しているかについては議論の余地がある（参考文献〔２〕）が、少なくとも非古典的な時間発展をすることが示されている（参考文献〔３〕）。 【０００６】その原理的限界は、初期状態が熱平衡状態であるために、核スピンの分極が極めて小さいことに起因する。 実効的に純粋状態にあるとみなせる核の数、すなわち実効的な信号・雑音比（ＳＮＲ）は、キュビットの増加につれて指数的に減少し、その結果、ＮＭＲ量子コンピュータにおいては１０キュビットが限界と考えられている（参考文献〔４〕）。 【０００７】低温下で半導体中の核スピン１個を１キュビットとして用いるＫａｎｅによる提案（参考文献〔５〕）は、溶媒分子ＮＭＲにおけるスケーラビリティの問題を解決するものの、同時に単一核スピン検出という新たな問題を生む。 個々の核スピンが、単独で検出できるほどに電子系と相互作用しつつも十分に長いコヒーレンス時間を保つような構造を作製するには、今後の技術的発展を待たねばならないだろう。 【０００８】 【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、電子を仲介にした初期化を行いながら、ＮＭＲ量子コンピュータと同様のアンサンブル平均の測定により個々の核スピンに影響を与えない固体ＮＭＲ量子コンピュータを提案する。 【０００９】デバイスは、シリコンのみからなり、電極や不純物添加を必要としない。 キュビットは核スピン１

／２を持つ同位体

²⁹ Ｓｉからなる原子鎖（ａｔｏｍｉｃ

ｃｈａｉｎ）であり、多数の原子鎖が、核スピンを持たない同位体

²⁸ Ｓｉ中に埋め込まれた構造をしている。

個々の核スピンは、微細加工された強磁性磁石により生じる巨大な磁場勾配により区別される（参考文献〔６〕）。 【００１０】磁場と直交する面内にある同一の共鳴周波数を有する核スピンは１０

⁵個程度あり、ここからのアンサンブル平均が核磁気力プローブ法（ＭＲＦＭ）を利用した読み出しを可能にする（参考文献〔７〕，

〔８〕）。 【００１１】シリコンのみからなる量子コンピュータの利点は数多い。 まず、シリコンの結晶成長および微細加工技術が極めて成熟していることが挙げられる。 例えば磁気共鳴力検出のためのＭＲＦＭ高感度カンチレバーは、高純度シリコンから作製されている。 【００１２】また、シリコンの安定同位体は、３種しかなく、天然シリコン中の組成比は、９５．３３％が核スピンを持たない

²⁸ Ｓｉもしくは

³⁰ Ｓｉであり、残りの４．６７％がキュビットに適した核スピン１／２を有する

²⁹ Ｓｉである。 これらの同位体を分離し、同位体単結晶として成長する技術も確立されつつある（参考文献〔９〕）。 【００１３】シリコンが有望である別の要因として、光学励起された、スピン偏極した電子の交差緩和に伴う核スピンの分極が挙げられる（参考文献〔１０〕）。 【００１４】動的核分極には様々な手法があるが、半導体における光ポンピングでは、超微細相互作用によって核分極を可能にする電子がすぐに正孔と再結合して計算中のデコヒーレンスの原因とはならないという点で優れている。 【００１５】本発明は、上記状況に鑑みて、単一スピンの検出も微細加工技術の大幅な進展も必要とすることなく、現在のＮＭＲ量子コンピュータよりもはるかに大きい数のキュビットを得ることができる全シリコン量子コンピューティング素子及びその製造方法とそれを用いた全シリコン量子コンピュータを提供することを目的とする。 【００１６】 【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達成するために、 〔１〕全シリコン量子コンピューティング素子であって、核スピンを持たない

²⁸ Ｓｉ同位体ウエハ中に、

²⁹ Ｓ

ｉ核スピンを周期的に配置することを特徴とする。 【００１７】〔２〕全シリコン量子コンピューティング素子であって、核スピンを持たない

²⁸ Ｓｉ同位体ウエハ中にシリコンのテラスと、このテラスの段差に１次元的に成長された

²⁹ Ｓｉの原子鎖とを有するブリッジと、成長される

²⁸ Ｓｉのキャップ層と、前記ブリッジに対応して蒸着される強磁性体のマイクロマグネットとを具備することを特徴とする。 【００１８】〔３〕全シリコン量子コンピューティング素子の製造方法であって、核スピンを持たない

²⁸ Ｓｉからなる、（−１ −１ ２）方向に対して１°傾いた（１１ １）基板を用意する工程と、この基板にアニール処理を施す工程と、（１−１ ０）方向に原子レベルで一直線な、テラス構造を作製する工程と、

²⁸ Ｓｉのキャップ層を成長する工程と、上述の処理を繰り返すことにより最終的に１０

⁵個程度の原子鎖を作製する工程とを施すことを特徴とする。 【００１９】〔４〕全シリコン量子コンピュータであって、核スピンを持たない

²⁸ Ｓｉ同位体ウエハ中に、

²⁹ Ｓ

ｉ核スピンを周期的に配置し、それによって得られる量子ビットを用いることを特徴とする。 【００２０】〔５〕上記〔４〕記載の全シリコン量子コンピュータにおいて、前記量子ビットの初期化は、光のみを用いた核磁気共鳴と外部からの偏極電子スピン注入を通して実行することを特徴とする。 【００２１】〔６〕上記〔４〕記載の全シリコン量子コンピュータにおいて、量子演算は、ＲＦパルス照射に基づく核磁気共鳴量子コンピューティングのアルゴリズムに基づくことを特徴とする。 【００２２】〔７〕上記〔４〕記載の全シリコン量子コンピュータにおいて、スピン情報の読み出しは、シリコン超微細カンチレバーを利用した核磁気力プローブ法を用いることを特徴とする。 【００２３】上記したように、本発明は、核スピンを持たない

²⁸ Ｓｉ同位体ウエハ中に、

²⁹ Ｓｉ核スピンを周期的に配置する。 これは、電極の作製や無理な不純物添加を全く必要とせず、既存のシリコン・ナノテクノロジー技術で十分対応できる。 シリコンウエハ上にモノリシックに作製されるため、現在のシリコンＬＳＩ（古典的コンピュータ）との融合が可能であり、非常に高い展開性を有する。 【００２４】量子ビットの初期化は、光のみを用いたＮ

ＭＲ（核磁気共鳴：ＮｕｃｌｅａｒＭａｇｎｅｔｉｃ

Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）と外部からの偏極電子スピン注入を通して実行する。 量子演算には、すでに７量子ビットまでの成功をおさめたＲＦパルス照射に基づくＮＭＲ量子コンピューティングのアルゴリズムを活用する。 スピン情報の読み出しには、シリコン超微細カンチレバーを利用した核磁気力プローブ法を用いる。 【００２５】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。 【００２６】図１は本発明の実施例を示す全シリコン量子コンピュータの外観図、図２は図１のＡ部拡大模式図である。 【００２７】図１において、１は強磁性体のマイクロマグネット（磁石）、２はシリコン基板、３はそのシリコン基板２のブリッジ、４はオプティカルファイバー、６

はシリコンのテラス、７は段差、８はその段差７に１次元的に成長された

²⁹ Ｓｉの原子鎖である。 【００２８】ここで、ブリッジ３は、長さｌ＝３００μ

ｍ、幅ｗ＝４μｍ、厚さｔ＝０．２５μｍ、強磁性体のマイクロマグネット（磁石）１は、長さＬ＝４００μ

ｍ、幅Ｗ＝４μｍ、高さＨ＝１０μｍであり、∂Ｂ

^Z ／

∂ｚ＝１．４７Ｔ／μｍの磁場勾配を生み出し、ブリッジ３内の１００μｍ×０．２μｍの領域にわたって一様である。 図２においては、シリコンのテラス６と、その段差７に１次元的に成長された

²⁹ Ｓｉの原子鎖８（黒丸）を示している。 【００２９】ここに、全シリコン量子コンピューティング素子の製造工程を図３及び図４を用いて説明する。 【００３０】（１）まず、図３（ａ）に示すように、核スピンを持たない

²⁸ Ｓｉ１１からなる、（−１ −１

２）方向に１°傾いた（１ １ １）シリコン基板を用意する。 ここでは、Ｘ線解析によって（１ １ １）方向を見出し、そこから１°だけ（−１ −１ ２）方向に傾いた方向を設定してから、ダイヤモンド刃などで切り出す。 次に、その面を通常のプロセスによって鏡面研磨する。 出来上がった面は、図３（ａ）に示すように、

階段状である。 ただし、そのステップは一直線ではない。 【００３１】（２）次に、基板にアニール処理を施す。

例えば、７００℃までゆっくりと熱し、１２６０℃まで一気に加熱し、１０秒待った後、１０６０℃まで１分間で冷し、そこから３秒以内に８５０℃まで冷やすようにすると、図３（ｂ）に示すようなステップが２万個真っ直ぐになる（参考文献〔１２〕）。 【００３２】なお、上記（１）及び（２）は、天然のＳ

ｉの処理としては、上記参考文献〔１２〕に開示があり、その手法を本発明では、

²⁸ Ｓｉ１１に用いるようにしている。 【００３３】（３）次いで、図４（ａ）に示すように、

上記用意したステップが真っ直ぐの

²⁸ Ｓｉ１１上に

²⁹ Ｓ

ｉ１２をふりかけると、それらがステップエッジまで拡散して一直線に並ぶ。 【００３４】（４）次に、

²⁹ Ｓｉ１２を一直線にした後、

²⁸ Ｓｉ１１でキャップする。 図４（ｂ）はキャップの途中を示し、図４（ｃ）でキャップが完成した状態を示している。 【００３５】図５はそのシリコンの原子鎖の模式図であり、結晶構造を反映すると、図５に示すような感じで、

²⁹ Ｓｉ１２が一直線に並ぶことになる。 【００３６】要するに、図１及び図２に戻って概略説明すると、まず、スピンを持たない

²⁸ Ｓｉからなる（−１

−１ ２）方向に対して１°傾いた（１ １ １）シリコン基板２を用意する。 【００３７】このようなシリコン基板２に適当なアニール処理を施すことにより、（１ −１ ０）方向に原子レベルで一直線な、テラス構造を作製することができる（参考文献〔１２〕，〔１３〕）。 ここで、テラス６の幅の平均は、１５ｎｍ程度であり、

²⁹ Ｓｉをステップ・

フロー成長することにより、テラス６端に原子鎖８が形成される。 その後、

²⁸ Ｓｉのキャップ層を１５ｎｍ成長し、上述の処理を繰り返すことにより、最終的に１０

⁵

個程度の原子鎖８を作製する。 ブリッジ３は現在の微細加工技術で十分に作製可能である。 【００３８】さらに、強磁性体のマイクロマグネット（磁石）１はブリッジ３からｓ＝２．１μｍ離れた位置に蒸着される。 【００３９】なお、本発明の上記した作製法に類似の作製法が上記参考文献〔５〕のＫａｎｅ型の量子コンピュータに対しても提案されている（参考文献〔１１〕）。 【００４０】参考文献〔６〕と同様の計算によれば、マイクロマグネット（磁石）１による磁場勾配は、∂Ｂ

^z

／∂ｚ＝１．４７Ｔ／μｍであり、これに加えて一様な静磁場Ｂ

₀ 〜７Ｔが印加される。 同一の原子鎖８内にある隣接する

²⁹ Ｓｉのｚ軸方向の間隔は、ａ＝１．９Åであり、磁場勾配による隣り合うキュビット間の共鳴周波数の差は、Δω＝ａγ∂Ｂ

^z ／∂ｚ＝２π×２ｋＨｚとなる。 【００４１】信号を生み出すのは、Ｎ＝１０

⁵個の原子鎖が埋め込まれたブリッジ３中央の１００μｍ×０．２

μｍ程度の微小領域であり、この領域内では、磁場は十分に一様である。 【００４２】初期化には、光ポンピング、アルゴリズム冷却（ａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｃ ｃｏｏｌｉｎｇ）、擬純粋状態の手法を併用する。 円偏光によって励起されたスピン偏極電子との交差緩和を通じて、核は非平衡のスピン温度へ達し、電子が正孔と再結合した後も、Ｔ

_I時間はスピンの分極を維持する。 【００４３】Ｔ

_Iは極めて長く、参考文献〔１０〕では２００時間にも達する。 低磁場（〜１Ｇ）、７７Ｋでの実験（参考文献〔１０，１４〕）では、シリコンの間接遷移的な性質に起因する電子スピンの分極率と電子の長い再結合時間のために、核スピン分極は０．１％を越えていない。 高磁場（〜１０Ｔ）、低温（〜１Ｋ）ではより大きな核スピン分極が期待される。 光ポンピングによる物理的な冷却過程の後には、ＳｃｈｕｌｍａｎとＶａ

ｚｉｒａｎｉによって提案されたアルゴリズム冷却（参考文献〔１６〕，〔１７〕）を行う。 【００４４】この方法では、系全体のエントロピーを、

その部分系に再配分することにより、部分系のみで高い核分極を実現する。 結果として多くのキュビットが捨てられるものの、最終的に初期化されるキュビットは数千にもなり得る。 エントロピー的な限界までこの手続きを行う必要はなく、十分に大きい核分極が得られれば、擬純粋状態の手法を使えばよい。 【００４５】原子鎖８内のｉ番目とｊ番目のスピンが相互作用するときの双極子ハミルトニアンは、次式で与えられる（参考文献〔１８〕）。 【００４６】 【数１】 【００４７】ここで、ｒ

_ijは原子間の距離であり、θ

_ij

は２原子がつくるベクトルと印加磁場のなす角である。

原子鎖８内の最近接原子は正確には、（１ −１ ０）

に平行ではなく、図２に示すようにジグザグでｃｏｓ

²

θ

_i,i+1 ＝２／３を満たす。 このとき、δω≡δω

_i,i+1 ＝２π×０．４ｋＨｚとなる。 上記式（１）のハミルトニアンによる効果は、選択的πパルスを周期的に、例えばｉ番目の核スピンの共鳴周波数で与えることにより、見かけ上なくすことができる（参考文献〔２

０〕）。 ２キュビット以上を同時にデカップリングすることも、選択的πパルス系列を適当な大きさのアダマール行列にしたがって加えることで実行できる。 ２キュビットのゲートを実行するには、その２つを選択的にリカップリングすればよい（参考文献〔２１〕）。 【００４８】このようなアダマール・パルス系列は、面内の磁場勾配の不均一性によって生ずる不均一な広がり（ｉｎｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓ ｂｒｏａｄｅｎｉｎ

ｇ）を打ち消す働きもする。 【００４９】巨大な磁場勾配を、ＭＲＦＭのために用いることは自然な発想と言えるだろう。 磁場勾配によって生ずる力は、Ｆ

^z ＝Ｍ

^z ∂Ｂ

^z ／∂ｚで与えられる。 【００５０】ここで、Ｍ

^zは核スピンによる磁化である。 実験は高真空（＜１０

^-5 ｔｏｒｒ）、低温（４Ｋ）

で行われ、ブリッジの振動はオプティカルファイバー４

と干渉計によって監視される（参考文献〔２２〕）。 読み出しは周期的断熱反転（ｃｙｃｌｉｃ ａｄｉａｂａ

ｔｉｃ ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ）を用いて行われる。 ω

_i

の共鳴周波数をもつスピンにＢ

^x ＝２Ｂ

₁ ｃｏｓ｛ω

_i

ｔ−（Ω／ω

_m ｔ）｝のＲＦ磁場を照射する。 ここで、

ω

_mはブリッジ３の固有振動数に近い変調周波数であり、Ωは周波数振幅である。 ただし、ΩはΔωより十分に小さいとする（参考文献〔８〕）。 ｉ番目の平面の磁化のｚ成分は、周期的断熱反転の結果として生ずるブリッジの振動の位相から得られる。 【００５１】また、ＭＲＦＭの分解能はブリッジの熱的なゆらぎにより制約を受ける（参考文献〔２３〕）。 ４

Ｋにおける単結晶シリコン・カンチレバーの分解能として、５．６×１０

^-18 Ｎ／√（Ｈｚ）と報告されている（参考文献〔２４〕）。 【００５２】図１に示される構造をもつブリッジ３の熱雑音は、調和振動子モデルに基づきＱ値を１０

⁴として計算すると、１．２×１０

^-17 Ｎ／√（Ｈｚ）程度と見積もられる（参考文献〔２５〕）。 また、このモデルからブリッジ３のばね定数ｋは０．００４２Ｎ／ｍ程度、

固有振動数ω

_c ／２πは２３ｋＨｚ程度と計算される。

信号が検出できるか否かは、計算開始時点での分極ｐに依存する。 擬純粋状態にある核スピン集団の磁化により生ずる力は、 【００５３】 【数２】 【００５４】と見積もられる（参考文献〔４〕）。 【００５５】したがって、この発明で可能なキュビットの数は、上記式（２）において熱雑音によって打ち消されない最大のｎとして求めることによって決定できる。

この結果は、図６に示されている。 【００５６】図６は、本発明の実施例を示すキュビットの数に対する分極（実線）とＬＴ

₂ ／ｔ

_c （点線）との特性図であり、縦軸は分極度、横軸はキュビット数を示している。 【００５７】この図６から明らかなように、分極ｐが小さいときには、キュビットの数ｎを増やして指数的に分極ｐを増大させる必要があるが、分極ｐが６０％を越えた後はｎ≒（１＋ｐ）／（１−ｐ）でスケールできる。 【００５８】この発明におけるデコヒーレンスの原因としては、強磁性体中の磁場のゆらぎと熱電流、シリコン中の常磁性不純物、ブリッジの熱振動、スピン間のデカップルできない相互作用などが挙げられる。 【００５９】ここでは、最後の二つの原因がもっとも重要と考え、これらについての見積もりを行った。 機械的振動子の熱雑音統計を用いた計算（参考文献〔２３〕）

によると、ブリッジの熱的ゆらぎによるＴ

₂は、Ｔ

₂

^c

＝ｋω

_c Ｑａ

² ／Δω

² ｋ

_B Τ≒２５ｓとなる。 正帰還の安定化を行うことにより、この時間スケールは４桁程度改善されると考えられている。 【００６０】デコヒーレンスの原因となる双極子相互作用の１つめは、同一の共鳴周波数をもつコピーの核スピンの間の相互作用である。 原子鎖間の平均的な距離は１

５ｎｍであるので、デコヒーレンス時間はΤ

₂

^h ≒４π

（１５ｎｍ）

³ ／γ

² ημ

₀ ≒１００ｓと計算される。

この既に十分に長い時間スケールは、ＷＡＨＵＨＡのようなリカップリング・パルス系列を用いることにより更に長くすることができる（参考文献〔２０〕）。 【００６１】最も問題となるのは、ある核スピンと別の原子鎖内にある異なった共鳴周波数の核スピンの間の相互作用である。 この相互作用は２つのキュビットが、ロジック・ゲートを行うためにリカップルされているときに起こり、エラーの原因となる。 このエラーを見積もるために、あるキュビットと、ａを単位として距離ｍだけ離れた面内のキュビットとのリカップリングを考える。

最も強い相互作用は、同一原子鎖内の核スピン間で起こり、その頻度は、δω／ｍ

³程度である。 それ以外の核スピンの相互作用は、デコヒーレンスに寄与し、 【００６２】 【数３】 【００６３】と表される。 ここで、Ｔ

₂は２次のモーメントの平方根の逆数（参考文献〔２０〕）として見積もられており、λ

_iはａを単位としたｉ番目の細線への距離である。 ゲート時間の目安となるδω／ｍ

³とＴ

_2m

^r

の比が図６に示されている。 このＦ（ｍ）は距離ｍ離れた面間でロジック・ゲートを行うときのおおよその誤り率を表す。 ゲート誤り率を小さくするには、計算は近傍のキュビット間のみで行い、離れたキュビット間の操作はビット・スワッピングにより行えばよい。 【００６４】これにより、原子鎖間の相互作用によるゲート誤り率はＦ（１）≒１０

^-6程度にまで減らすことができる。 【００６５】この斜めの相互作用は、コンピュータのクロック・スピードにも影響する。 アダマール・パルス系列によってキュビットがデカップルされているとき、そのパルス系列はｔ

_c ＝Ｌｎ

² ／δωの周期を持つ。 ここでｎはデカップルされるキュビットの数、Ｌ／Δωは１

回のπパルスに要する時間である。 キュビットの数が増えれば、それだけそれらをデカップルするのに時間がかかる。 しかし、キュビットの数が非常に大きくなると、

原子鎖内の遠くのキュビット間の相互作用は上記式（１）のｒ

³

_ijの因子によって無視できるほど小さくなる。 【００６６】この場合には、アダマール・パルス系列はある（最適な）ｌ個のキュビットをデカップルするだけで良く、それによるデコヒーレンス時間はＴ

_2l

^t δω＝

ｌ

³ 〔１＋Ｆ

² （ｌ）〕

^-1/2となる。 よって、Ｔ

_2l

^tとそれ以外の全てのデコヒーレンスの過程からくるＴ

₂

⁰を合わせたＴ

₂ ＝（１／Ｔ

₂

⁰ ＋１／Ｔ

_2l

^t ）

^-1を考えると、クロック・スピードｔ

_cに対して最適なｌを決定することができる。 実効的なゲート回数となるＴ

₂ ／ｔ

_c

は、それゆえ、はじめはｎ

^-2で減少するが、ｎが最適なｌを超えるとそれ以降は減少しなくなる。 この様子が図６に示されている。 【００６７】図６によると、十分長いＴ

₂

⁰と十分大きい分極ｐが得られれば、単一スピンの検出も微細加工技術の大幅な進展も必要とすることなく、現在のＮＭＲ量子コンピュータよりもはるかに大きい数のキュビットが得られることがわかる。 【００６８】なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。 【００６９】 【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明によれば、単一スピンの検出も微細加工技術の大幅な進展も必要とすることなく、現在のＮＭＲ量子コンピュータよりもはるかに大きい数のキュビットを得ることができる。 例えば、集積化した本発明の量子コンピュータの理論計算を行ったところ、数１００量子ビットまでの拡張性が確認された。 【００７０】また、電極の作製や無理な不純物添加を全く必要とせず、既存のシリコン・ナノテクノロジー技術で十分対応できる。 【００７１】さらに、シリコンウエハ上にモノリシックに作製されるため、現在のシリコンＬＳＩ（古典的コンピュータ）との融合が可能であり、非常に高い展開性を有する。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の実施例を示す全シリコン量子コンピュータの外観図である。 【図２】図１のＡ部拡大模式図（集積化された磁石とブリッジの構造を示す斜視図）である。 【図３】本発明の全シリコン量子コンピューティング素子の製造工程図（その１）である。 【図４】本発明の全シリコン量子コンピューティング素子の製造工程図（その２）である。 【図５】本発明のシリコンの原子鎖の模式図である。 【図６】本発明の実施例を示すキュビットの数に対する分極（実線）とＬＴ ₂ ／ｔ _c （点線）との特性図である。 【符号の説明】 １ 強磁性体のマイクロマグネット（磁石） ２ シリコン基板３ ブリッジ４ オプティカルファイバー６ シリコンのテラス７ 段差８ ²⁹ Ｓｉの原子鎖１１ ²⁸ Ｓｉ １２ ²⁹ Ｓｉ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 タディアス ラッド アメリカ合衆国 カリフォルニア州 マウ ンテンビュー レングストーフアベニュー 39 575Ｓ (72)発明者 ジョナサン ゴールドマン アメリカ合衆国 カリフォルニア州 スタ ンフォード バーンズコートアパートメン ト ５Ｄ 74 (72)発明者 山口 文子 アメリカ合衆国 カリフォルニア州 パロ アルト モッシャーウェイ 116 (72)発明者 阿部 英介 東京都世田谷区等々力１−28−３