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飛行量子ビットを用いた非局所量子もつれ状態の生成と検出

Research Project

Project/Area Number 11J09061
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field 物性Ⅰ(光物性・半導体・誘電体)(実験)
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

高田 真太郎  東京大学, 大学院工学系研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2011 – 2014-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2013)
Budget Amount *help
¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Fiscal Year 2013: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2012: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2011: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Keywords近藤効果 / 飛行量子ビット / 表面弾性波 / スピン散乱 / アハロノフ・ボーム効果 / 量子位相 / 量子ドット / 伝達位相 / 二経路干渉計
Research Abstract

昨年度までに行ってきた実験によって得られた知見から、我々の独自の2経路干渉計において、観測される電流値と干渉振動の大きさを比較することで、電子のスピンが量子ドットを通過する前後で反転するスピン散乱に関する情報が得られることがわかった。通常、量子ドット内の電子数が奇数である場合、量子ドット内の電子は有限の電子スピンを持つため、スピン散乱が生じることが知られている。一方で、電子数が奇数である場合においても、代表的な多体効果として知られる近藤効果が強く発現している状況では、量子ドット内の電子スピンが近傍の電子溜めの電子スピンによって遮蔽されるため、実効的に量子ドット内の電子スピンがゼロになり、スピン散乱が生じなくなることが理論的に予測されている。以上の知見を踏まえ、量子ドットを組み込んだ独自の2経路干渉計において、近藤効果が発現している強さを変えながらスピン散乱が生じる度合いを調べることで、多体の基底状態である近藤一重項状態の空間的な広がりである、近藤雲に関する知見が得られる考え、試料を作成し、実験を行った。しかし、作成した試料の質が十分ではなかったため、近藤雲に関する情報を得るまでには至らなかった。今後、より精度の高い試料を作成し、実験を行っていくことで、長年の問題である近藤雲の問題を解決していくことができるものと考えられる。
また、当該年度は表面弾性波を用いた飛行量子ビットの実現に向けて、これまでの実験で得られた知見から試料構造の改良を行い、また、測定系の改善を行った。今後、実際に新たな試料構造、および測定計で実際に実験を行っていくことで、当初の計画にある可視度の高い飛行量子ビットを実現していけるものと考えられる。

Strategy for Future Research Activity

(抄録なし)

Report

(3 results)
  • 2013 Annual Research Report
  • 2012 Annual Research Report
  • 2011 Annual Research Report
  • Research Products

    (14 results)

All 2014 2013 2012 2011

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (10 results)

  • [Journal Article] Teoretical, numerical, and experimental study of a flying qubit electronic interferometer2014

    • Author(s)
      T. Bautze, C. Süssmeier, S. Takada, C. Groth, T. Meunier, M. Yamamoto, S. Tarucha, X. Waintal, C. Bäuerle
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 89 Issue: 12

    • DOI

      10.1103/physrevb.89.125432

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 表面弾性波を用いた単一電子移送 : 飛行電子の量子光学実験に向けて2012

    • Author(s)
      山本倫久、 高田真太郎、 樽茶清悟, 他
    • Journal Title

      固体物理

      Volume: 47 Pages: 163-169

    • NAID

      40019281540

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Journal Article] Electrical control of a solid-state flying qubit2012

    • Author(s)
      M.Yamamoto, et al
    • Journal Title

      Nature Nanotechnology

      Volume: 7 Issue: 4 Pages: 247-247

    • DOI

      10.1038/nnano.2012.28

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Electrons surfing on a sound wave as a platform for quantum optics with flying electrons2011

    • Author(s)
      S.Hermelin, et al
    • Journal Title

      Nature

      Volume: 477 Issue: 7365 Pages: 435-438

    • DOI

      10.1038/nature10416

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 表面弾性波を用いた単一電子のコヒーレント制御2013

    • Author(s)
      高田 真太郎
    • Organizer
      日本物理学会秋季大会
    • Place of Presentation
      徳島大学常三島キャンパス(徳島)
    • Year and Date
      2013-09-25
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Coherent control of a single electron in a tunnel-coupled wire driven by a surface acoustic wave2013

    • Author(s)
      Shintaro Takada
    • Organizer
      16^<th> international conference on Modulated Semiconductor Structures (MSS-16))
    • Place of Presentation
      Wroclaw, Poland
    • Year and Date
      2013-07-02
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 多電子領域における量子ドットの伝達位相測定2013

    • Author(s)
      高田真太郎
    • Organizer
      日本物理学会春季大会
    • Place of Presentation
      広島大学、 広島県
    • Year and Date
      2013-03-29
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Transmission phase shift across a Kondo correlated Quantum dot2013

    • Author(s)
      Shintaro Takada
    • Organizer
      America physical society March Meeting
    • Place of Presentation
      Baltimore, USA
    • Year and Date
      2013-03-21
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Transmission Phase in the Kondo Regime Revealed in a True Two-Path Interferometer2012

    • Author(s)
      Shintaro Takada
    • Organizer
      International Conference ol the Physics of Semiconductos
    • Place of Presentation
      Zurich, Switzland(invited)
    • Year and Date
      2012-08-03
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 結合量子細線・ABリング複合系を用いた量子ドットにおける電子の伝達位相の測定2012

    • Author(s)
      高田真太郎
    • Organizer
      日本物理学会春季大会
    • Place of Presentation
      関西学院大学、兵庫
    • Year and Date
      2012-03-01
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 表面弾性波を用いた離れた量子ドット間での単一電子移送2012

    • Author(s)
      山本倫久
    • Organizer
      日本物理学会春季大会
    • Place of Presentation
      関西学院大学、兵庫
    • Year and Date
      2012-03-01
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Non-adiabatic quantum interference in an Aharonov-Bhom rign with a tunnel-coupled wire2011

    • Author(s)
      Shintaro Takada
    • Organizer
      EP2DS19
    • Place of Presentation
      Tallahassee, Florida, USA
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Single Electron Transport between two Distant Lateral Few Electron Quantum Dots2011

    • Author(s)
      Shintaro Takada
    • Organizer
      EP2DS19
    • Place of Presentation
      Tallahassee, Florida, USA
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Quantum coherence in an Aharonov-Bohm ring with tunnel-coupled wires2011

    • Author(s)
      Kenta Watanabe
    • Organizer
      EP2DS19
    • Place of Presentation
      Tallahassee, Florida, USA
    • Related Report
      2011 Annual Research Report

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Published: 2011-12-12   Modified: 2024-03-26  

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