電子スピン制御技術を用いたもつれ光子対の計測実験
Publicly Offered Research
| Project Area | nano spin conversion science |
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| Project/Area Number |
15H01012
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Science and Engineering
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
松尾 貞茂 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (90743980)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2016)
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| Budget Amount *help |
¥9,880,000 (Direct Cost: ¥7,600,000、Indirect Cost: ¥2,280,000)
Fiscal Year 2016: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000)
Fiscal Year 2015: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000)
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| Keywords | 光学スピン閉塞効果 / 量子状態転写 / 光子電子同時検出 / 量子ドット / もつれ光子対 / 光子電子変換 / メゾスコピック系 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
光子電子スピン変換系は量子中継器への応用だけでなく、異種量子ビット間の変換やもつれの研究を行う舞台として魅力的である。本研究では、単一光子偏光から単一電子スピンへと量子状態の転写を行えることの実証と、もつれ光子対から電子スピンと光子偏光との異種量子ビット間のもつれ状態を実現することを目標としている。
まず、昨年度得られた光学スピン閉塞効果に関する実験結果において、軽い正孔の励起波長が実験結果では不明確であるという問題があったため、これを解決するために新たなデバイスを作製し、光電子生成効率の励起波長依存性を調べた。その結果、重い正孔と軽い正孔に対応する波長で生成効率がピークとなることがわかった。また、この軽い正孔励起波長が計算結果や基板の発光実験の結果とも一致することもわかった。これにより、当初目的の量子状態転写の実証が行われたこととなる。
加えて、分布ブラッグ反射構造をもつGaAs基板から新たなデバイスを作製し、光電子変換効率を測定したところ、従来のものよりも大きな効率が得られた。これは、実験の高速化というだけでなく、将来的な量子中継器への応用にとっても大きな意義を持つ結果である。
また、もつれ光子対を用いた実験に関して、昨年度得られた光子と電子の同時検出の兆候をより信頼のあるものにするため、もつれ光子対源から作られた光子の片側を希釈冷凍機中のドットに照射し、生成された光電子ともう片側の光子との同時検出実験を多数回行った。その結果、ドットで電荷が検出された際に、光子検出器側で電荷検出時間内に有限個光子が検出される事象が存在することがわかった。これらの結果から、もつれ光子対から光子と電子の対が生成される事象は、100秒間で3回程度であることがわかった。この結果により、当初目的であった光子対から光子-電子の対を生成する技術確立が達成された。
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| Research Progress Status |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(29 results)
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[Presentation] Edge mixing dynamics in s quantum Hall pn junction of graphene2016
Author(s)
Sadashige Matsuo, Shunpei Takeshita, Takahiro Tanaka, Shu Nakaharai, Kazuhito Tsukagoshi, Takahiro Moriyama, Teruo Ono, Kensuke Kobayashi
Organizer
9th International Conference on Physics and Applications of Spin-Related Phenomena in Solids (PASPS9)
Place of Presentation
Kobe International Conference Center, Kobe, Japan
Year and Date
2016-08-08
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[Presentation] Observation of quantum state transfer from single polarized photons to single electron spins using optical Pauli blockade effect2016
Author(s)
26.M.Larsson, K. Kuroyama, S.Matsuo, T.Fujita, S.R.Valentin, A.Ludwig, A.Wieck, A.Oiwa, S.Tarucha
Organizer
9th International Conference on Physics and Applications of Spin-Related Phenomena in Solids (PASPS9)
Place of Presentation
Kobe International Conference Center, Kobe, Japan
Year and Date
2016-08-08
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[Presentation] Single-electron charge sensing in InAs self-assembled quantum dots2016
Author(s)
H. Kiyama, T. Hirayama, R. Shikishima, S. Matsuo, S. Baba, N. Nagai, K. Hirakawa, S. Tarucha, A. Oiwa
Organizer
Single-electron charge sensing in InAs self-assembled quantum dots
Place of Presentation
Kobe International Conference Center, Kobe, Japan
Year and Date
2016-08-08
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[Presentation] Generation of single photon-electron pairs from single entangled photon pairs2016
Author(s)
K. Kuroyama, M. Larsson, T. Fujita, S. Matsuo, S. R. Valentin, A. Ludwig, A. Wieck, A. Oiwa, S.Tarucha
Organizer
the 33th International Conference on the Physics of Semiconductors(ICPS2016),
Place of Presentation
Beijing International Convention Center, Beijing China
Year and Date
2016-07-31
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[Presentation] Equal-spin Andreev Reflection between Spin-resolved Quantum Hall Bulk State and Superconductor2016
Author(s)
S. Matsuo, K. Ueda, S. Baba, H. Kamata, M. Tateno, J. Shabani, C. J. Palmstrom, and S. Tarucha
Organizer
International workshop on nano-spin conversion science & quantum spin dynamics (NSCS-QSM)
Place of Presentation
Takeda Hall, The University of Tokyo, Tokyo, Japan
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[Presentation] Single photon-electron pairs generation from polarization entangled photon pairs2016
Author(s)
K. Kuroyama, M. Larsson, T. Fujita, S. Matsuo, S. R. Valentin, A. Ludwig, A. Wieck, A. Oiwa, S.Tarucha
Organizer
International workshop on nano-spin conversion science & quantum spin dynamics (NSCS-QSM)
Place of Presentation
Takeda Hall, The University of Tokyo, Tokyo, Japan
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[Presentation] Transport properties of InAs nanowires on hexagonal boronnitride2016
Author(s)
H. Kamata, R. S. Deacon, S. Matsuo, S. Baba, K. Li, H. Q. Xu, A. Oiwa, S. Tarucha
Organizer
International workshop on nano-spin conversion science & quantum spin dynamics (NSCS-QSM)
Place of Presentation
Takeda Hall, The University of Tokyo, Tokyo, Japan
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