Coherence formation of nuclear spin polarization by controlling nuclear quadrupole effect in semiconductor quantum dots

• Project/Area Number: 25K01604
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 28020:Nanostructural physics-related
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 足立 智 北海道大学, 工学研究院, 教授 (10221722)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 鍜治 怜奈 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (40640751) ; 俵 毅彦 日本大学, 工学部, 教授 (40393798)
• Project Period (FY): 2025-04-01 – 2028-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2025)
• Budget Amount: ¥18,720,000 (Direct Cost: ¥14,400,000、Indirect Cost: ¥4,320,000); Fiscal Year 2027: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000); Fiscal Year 2026: ¥6,890,000 (Direct Cost: ¥5,300,000、Indirect Cost: ¥1,590,000); Fiscal Year 2025: ¥8,840,000 (Direct Cost: ¥6,800,000、Indirect Cost: ¥2,040,000)
• Keywords: 核スピンエンジニアリング / 核四極子効果 / 集団コヒーレンス

Outline of Research at the Start

量子ドットの電子・核スピン結合系で注目されているトピックスは，核スピン分極の多重安定性と核四極子効果である．本研究では，これまでの成果を基に，不規則原子配列を持つAlGaAsバルクにも立ち返って，核四極子相互作用の未解明効果を明らかにする．更に，核四極子相互作用を起源とする非同軸超微細相互作用の制御を介して，核スピン集団の多体系コヒーレンスの形成に挑戦する．メゾスコピックな量の核スピン集団を制御された核磁場と狭小化された核スピン揺らぎを持つ核スピン集団に再構築することにより，電子スピンを介した核スピン集団の新規制御とスピン量子メモリや量子センシングへの展開を狙う．