伊藤 公平 (イトウ コウヘイ)

Itoh, Kohei

写真a

所属(所属キャンパス)

理工学部 物理情報工学科 (矢上)

職名

教授

HP

外部リンク

経歴 【 表示 / 非表示

  • 1995年01月
    -
    1995年03月

    米国Lawrence Berkeley国立研究所 ,客員研究員

  • 1995年04月
    -
    1998年03月

    慶應義塾大学(理工学部) ,助手

  • 1998年04月
    -
    2002年03月

    慶應義塾大学(理工学部),専任講師

  • 1998年10月
    -
    2001年09月

    科学技術振興事業団さきがけ研究21,研究員(兼任)

  • 2000年04月
    -
    2001年03月

    名古屋大学 ,非常勤講師(兼任)

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学歴 【 表示 / 非表示

  • 1989年03月

    慶應義塾, 理工学部, 計測工学科

    大学, 卒業

  • 1992年12月

    カリフォルニア大学バークレー校, 材料科学科

    アメリカ, 大学院, 修了, 修士

  • 1994年12月

    カリフォルニア大学バークレー校, 材料科学科

    アメリカ, 大学院, 修了, 博士

学位 【 表示 / 非表示

  •  , カリフォルニア大学, 1994年12月

 
 

著書 【 表示 / 非表示

  • Defects for Quantum Information Processing in Silicon

    E, Abe and K. M. Itoh, Woodhead Publishing, 2018年06月,  ページ数: 306

    担当範囲: Capter 9 of “Defects in Advanced Electronic Materials and Novel Low Dimensional Structures,”

  • ダイヤモンド電子スピン量子センサー

    伊藤公平, 丸善出版, 2017年11月

    担当範囲: 「カーボンが創る未来社会 一種類の元素の様々な構造に支えられて」第2-5章

  • Silicon Quantum Information Processing

    T. Sekiguchi and K. M. Itoh, Springer, 2015年12月

    担当範囲: Capter 26 of “Principles and Methods of Quantum Information Technologies,”

  • 物性物理学ハンドブック

    大槻 東巳、伊藤 公平, 朝倉書店, 2012年05月

    担当範囲: 295-306

  • 基礎からの量子光学

    伊藤 公平, ㈱オプトロニクス社, 2009年11月

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論文 【 表示 / 非表示

  • Silicon Qubit Fidelities Approaching Incoherent Noise Limits via Pulse Engineering

    C. H. Yang, K. W. Chan, R. Harper, W. Huang, T. Evans, J. C. C. Hwang, B. Hensen, A. Laucht, T. Tanttu, F. E. Hudson, S. T. Flammia, K. M. Itoh, A. Morello, S. D. Bartlett, and A. S. Dzurak

    Nature Electronics (Nature Electronics)  2 ( 4 ) 151 - 158 2019年04月

    研究論文(学術雑誌), 共著, 査読有り

     概要を見る

    © 2019, The Author(s), under exclusive licence to Springer Nature Limited. Spin qubits created from gate-defined silicon metal–oxide–semiconductor quantum dots are a promising architecture for quantum computation. The high single qubit fidelities possible in these systems, combined with quantum error correcting codes, could potentially offer a route to fault-tolerant quantum computing. To achieve fault tolerance, however, gate error rates must be reduced to below a certain threshold and, in general, correlated errors must be removed. Here we show that pulse engineering techniques can be used to reduce the average Clifford gate error rates for silicon quantum dot spin qubits down to 0.043%. This represents a factor of three improvement over state-of-the-art silicon quantum dot devices and extends the randomized benchmarking coherence time to 9.4 ms. By including tomographically complete measurements in our randomized benchmarking, we infer a higher-order feature of the noise called the unitarity, which measures the coherence of noise. This, in turn, allows us to theoretically predict that average gate error rates as low as 0.026% may be achievable with further pulse improvements. These spin qubit fidelities are ultimately limited by incoherent noise, which we attribute to charge noise from the silicon device structure or the environment.

  • Scalable Quantum Computing with Ion-Implanted Dopant Atoms in Silicon

    A. Morello, G. Tosi, F. A. Mohiyaddin, V. Schmitt, V. Mourik, T. Botzem, A. Laucht J. J. Pla, S. Tenberg, R. Savytskyy, M. Madzik, F. Hudson, A. S. Dzurak, K. M. Itoh, A. M. Jakob, B. C. Johnson, J. C. McCallum, and D. M. Jamieson

    Technical Digest - International Electron Devices Meeting, IEDM (Technical Digest - International Electron Devices Meeting, IEDM)  2018-December   6.2.1 - 6.2.4 2019年01月

    共著,  ISSN  9781728119878

     概要を見る

    © 2018 IEEE. We present a scalable strategy to manufacture quantum computer devices, by encoding quantum information in the combined electron-nuclear spin state of individual ion-implanted phosphorus dopant atoms in silicon. Our strategy allows a typical pitch between quantum bits of order 200 nm, and retains compatibility with the standard fabrication processes adopted in classical CMOS nanoelectronic devices. We theoretically predict fast and high-fidelity quantum logic operations, and present preliminary experimental progress towards the realization of a 'flip-flop' qubit system.

  • Fabrication of Ge MOS with Low Interface Trap Density by ALD of Al2O3 on Epitaxially Grown Ge

    R. Matsuoka, E. Shigesawa, S. Miyamoto, K. Sawano, and K. M. Itoh

    Semicond. Sci. Technol. 34   014004 2018年12月

    研究論文(学術雑誌), 共著, 査読有り

  • Three-Dimensional Localization Spectroscopy of Individual Nuclear Spin with Sub-Angstrom Resolution

    J. Zopes, K. S. Cujia, K. Sasaki, J. M. Boss, K. M. Itoh, and C. L. Degen

    Nature Communications (Nature Communications)  9 ( 1 ) 4678 2018年12月

    研究論文(学術雑誌), 共著, 査読有り

     概要を見る

    © 2018, The Author(s). Nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy is a powerful method for analyzing the chemical composition and molecular structure of materials. At the nanometer scale, NMR has the prospect of mapping the atomic-scale structure of individual molecules, provided a method that can sensitively detect single nuclei and measure inter-atomic distances. Here, we report on precise localization spectroscopy experiments of individual 13C nuclear spins near the central electronic sensor spin of a nitrogen-vacancy (NV) center in a diamond chip. By detecting the nuclear free precession signals in rapidly switchable external magnetic fields, we retrieve the three-dimensional spatial coordinates of the nuclear spins with sub-Angstrom resolution and for distances beyond 10 Å. We further show that the Fermi contact contribution can be constrained by measuring the nuclear g-factor enhancement. The presented method will be useful for mapping atomic positions in single molecules, an ambitious yet important goal of nanoscale nuclear magnetic resonance spectroscopy.

  • Study on Al2O3/Ge Interface Formed by ALD Directly on Epitaxial Ge

    E. Shigesawa, R. Matsuoka, M. Fukumoto, R. Sano, K. M. Itoh, H. Nohira, and K. Sawano

    Sci. Technol. 33   124020 2018年11月

    研究論文(学術雑誌), 共著, 査読有り

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KOARA(リポジトリ)収録論文等 【 表示 / 非表示

総説・解説等 【 表示 / 非表示

  • Fidelity Benchmarks for Two-Qubit Gates in Silicon

    W. Huang, C. H. Yang, K. W. Chan, T. Tanttu, B. Hensen, R. C. C. Leon, M. A. Fogarty, J. C. C. Hwang, F. E. Hudson, K. M. Itoh, A. Morello, A. Laucht, and A.S. Dzurak

    Nature (Nature)  569 ( 7757 ) 532 - 536 2019年05月

    総説・解説(学術雑誌), 共著,  ISSN  00280836

     概要を見る

    © 2019, The Author(s), under exclusive licence to Springer Nature Limited. Universal quantum computation will require qubit technology based on a scalable platform1, together with quantum error correction protocols that place strict limits on the maximum infidelities for one- and two-qubit gate operations2,3. Although various qubit systems have shown high fidelities at the one-qubit level4–10, the only solid-state qubits manufactured using standard lithographic techniques that have demonstrated two-qubit fidelities near the fault-tolerance threshold6 have been in superconductor systems. Silicon-based quantum dot qubits are also amenable to large-scale fabrication and can achieve high single-qubit gate fidelities (exceeding 99.9 per cent) using isotopically enriched silicon11,12. Two-qubit gates have now been demonstrated in a number of systems13–15, but as yet an accurate assessment of their fidelities using Clifford-based randomized benchmarking, which uses sequences of randomly chosen gates to measure the error, has not been achieved. Here, for qubits encoded on the electron spin states of gate-defined quantum dots, we demonstrate Bell state tomography with fidelities ranging from 80 to 89 per cent, and two-qubit randomized benchmarking with an average Clifford gate fidelity of 94.7 per cent and an average controlled-rotation fidelity of 98 per cent. These fidelities are found to be limited by the relatively long gate times used here compared with the decoherence times of the qubits. Silicon qubit designs employing fast gate operations with high Rabi frequencies16,17, together with advanced pulsing techniques18, should therefore enable much higher fidelities in the near future.

  • Preface to Special Topic: Defects in Semiconductors

    Yamamoto T., Fujiwara Y., Itoh K.

    Journal of Applied Physics (Journal of Applied Physics)  123 ( 16 )  2018年04月

    ISSN  00218979

  • 固体量子情報デバイスの現状と将来展望-万能ディジタル量子コンピュータの実現に向けて

    阿部英介、伊藤公平

    応用物理 86 ( 6 ) 453 - 466 2017年06月

    総説・解説(学術雑誌), 共著

  • スピントロニクス研究の原点からダイヤモンドでのトレンド,今後の展開まで

    阿部英介、伊藤公平

    NEW DIAMOND 33 ( 2 ) 3 - 6 2017年04月

    総説・解説(学術雑誌), 共著

  • 4学期制サマープログラム実施に関する工夫-慶應義塾大学理工学部の例-

    伊藤 公平

    IDE現代の高等教育 (IDE大学協会)   ( 572 ) 23 - 27 2015年07月

    その他記事, 単著

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研究発表 【 表示 / 非表示

  • Silicon Isotope Technology for Quantum Computing

    S. Miyamoto and K. M. Itoh

    64th International Electron Devices Meeting (San Francisco, USA) , 2018年12月, 口頭(招待・特別)

  • Oxidation-Enhanced Si Self-Diffusion in Isotopically Modulated Nanopillars

    R. Kiga, S. Hayashi, S. Miyamoto, Y. Shimizu, T. Endoh, Y. Nagai, and K. M. Itoh

    2018 MRS Fall Meeting and Exhibit (Boston, USA) , 2018年11月, 口頭(一般)

  • Control Fidelities in Isotopically Natural and Enriched Silicon Quantum Dot Qubits

    K. Takeda, J. Yoneda, T. Otsuka, T. Nakajima, M. R. Delbecq, G. Allison, A. Noiri, Y. Hoshi, N. Usami, K. M. Itoh, S. Oda, T. Kodera, and S. Tarucha

    2018 International Conference on Solid State Devices and Materials (University of Tokyo, Japan) , 2018年09月, 口頭(一般)

  • Determination of the Position of a Single Nuclear Spin Via Nuclear Free Precession Detected by a Diamond Quantum Sensor

    K. Sasaki, K. M. Itoh, and E. Abe

    The International Conference on Diamond and Carbon Materials 2018 (Dubrovnik, Croatia) , 2018年09月, 口頭(一般)

  • Silicon Isotope Engineering for Quantum Information Processing

    S. Miyamoto and K. M. Itoh

    International Workshop Quantum Information and Correlation in Quantum Dots (Daejeon, South Korea) , 2018年08月, 口頭(招待・特別)

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競争的資金等の研究課題 【 表示 / 非表示

  • ダイヤモンド量子センシング

    2014年05月
    -
    2019年03月

    文部科学省・日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 伊藤 公平, 基盤研究(S), 補助金,  代表

Works 【 表示 / 非表示

  • 自分だけが知っている真理!

    伊藤 公平

    2011年12月
    -
    継続中

    その他, 単独

  • 本音で語るアメリカ留学

    1999年
    -
    継続中

    その他, 単独

知的財産権等 【 表示 / 非表示

  • 特願:   1999年03月 

    特許

受賞 【 表示 / 非表示

  • 第40回応用物理学会論文賞

    伊藤公平, 2018年09月, 応用物理学会

    受賞区分: 国内学会・会議・シンポジウム等の賞

  • 応用物理学会フェロー表彰

    2015年07月, 応用物理学会

  • 日本学術会議連携会員

    伊藤 公平, 2011年10月, 日本学術会議

  • 日本学術振興会賞(JSPS PRIZE)

    伊藤 公平, 2009年03月

  • 日本IBM科学賞

    伊藤 公平, 2006年11月

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担当授業科目 【 表示 / 非表示

  • プレゼンテーション技法

    2019年度

  • 基礎理工学課題研究

    2019年度

  • 基礎理工学特別研究第2

    2019年度

  • 基礎理工学特別研究第1

    2019年度

  • 卒業研究

    2019年度

 

社会活動 【 表示 / 非表示

  • (国研)科学技術振興機構・文部科学省「量子科学技術イノベーション創出基盤調査分析業務」プログラムディレクター

    2018年07月
    -
    2023年03月
  • 文部科学省・科学技術・学術審議会専門委員

    2017年05月
    -
    2019年02月
  • 日本物理学会第73~74期代議員

    2017年03月
    -
    2019年03月
  • (国研)科学技術振興機構・CREST研究領域「量子状態の高度な制御に基づく革新的量子技術基盤の創出」領域アドバイザー

    2016年05月
    -
    2020年03月
  • (国研)科学技術振興機構・さきがけ研究領域「量子の状態制御と機能化」研究統括

    2016年04月
    -
    2022年03月

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所属学協会 【 表示 / 非表示

  • Conference Co-Chair, International Sttering Committee, The 29th International Conference on Defects in Semiconductors, 

    2017年07月
    -
    2017年08月
  • Program Committee, The 7th International Conference on Physics and Applications of Spin-Related Phenomena in Semiconductors, 

    2016年08月
  • 3rd Japan-Israel Binational Workshop on Quantum Phenomena, 

    2013年03月
  • The 7th International Conference on Physics and Applications of Spin-Related Phenomena in Semiconductors, 

    2012年08月
  • The 31st International Conference on Physics of Semiconductors, 

    2012年07月
    -
    2012年08月

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委員歴 【 表示 / 非表示

  • 2013年03月

    Co-organiser, 3rd Japan-Israel Binational Workshop on Quantum Phenomena

  • 2012年10月
    -
    継続中

    会員, Working Group on Energy, International Univion of Pure and Applied Physics

  • 2012年09月
    -
    継続中

    誌友, アグネ技術センター「固体物理」

  • 2012年09月
    -
    2014年03月

    委員, 東北大学電気通信研究所運営協議会

  • 2012年08月

    Program Committee, The 7th International Conference on Physics and Applications of Spin-Related Phenomena in Semiconductors

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