2017 Fiscal Year Annual Research Report
Quantum control of individual spins in quantum dots coupled with a resonator
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15H02015
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
石橋 幸治 国立研究開発法人理化学研究所, 石橋極微デバイス工学研究室, 主任研究員 (30211048)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | スピン / 共振器 / フォトン / ２重結合量子ドット |
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| Outline of Annual Research Achievements |
大きなスピンコヒーレンスが期待できるGe/Siコアシェルナノワイアにターゲットを絞り、共振器中に２重結合量子ドットを設置し、共振器特性に現れる量子ドットの電荷状態の測定を行うことができた。共振器特性と同時に２重結合量子ドットの電気伝導を測定し、２重ドットの特有の電荷状態を観測することにより、より詳細に共振特性（共振周波数と位相）を理論式とフィットすることができた。その結果、ドット間の結合が共振器の周波数より大きい場合と小さい場合の両方の状態において、２重ドットと共振器中のフォトン間の結合が２重ドットのデコヒーレンスよりも小さく、量子力学的な強結合を実現できていないことが分かった。その理由として、２重量子ドットの状態がコヒーレンスの高くなる、いわゆるスイートスポットからかけ離れた状態でドットと光子が結合しているためだと考えられる。残念ながら、そこまで微細な制御をこのデバイスにおいて行うことができなかった。
また、スピンと共振器中のフォトンの相互作用を媒介するスピン軌道相互作用に関する情報を得るために、ナノワイアの磁気抵抗特性を調べた。ナノワイアの長さ方向に電界を印可できるようにトップゲートとボトムゲートを設置し、スピン軌道相互作用を電界で制御できるかどうかを同時に調べた。磁気抵抗はスピン軌道相互作用が強い場合のアンダーソン弱反局在効果により、弱磁場で制の磁気抵抗が観測された。理論式とフィッテングすることにより、スピン軌道相互作用の大きさはスピン緩和時間として測定することができたが、期待していたような大きなゲート電界依存性は観測されず、スピン軌道相互作用を電界で制御できたとは言えない結果を得た。
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| Research Progress Status |
29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 |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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