2016 Fiscal Year Annual Research Report
国際単位系改訂に向けた電気素量の絶対測定と高速超精密電流測定への展開
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16H06090
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
中村 秀司 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 物理計測標準研究部門, 主任研究員 (70613991)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 超伝導 / 単電子素子 / 二重量子ドット / 量子ドット電荷計 / 量子電流標準 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究目的は。量子電流標準の実現とその応用技術としての高速超精密電流計測技術の確立である。具体的には「単電子転送による量子化電流発生の高精度化」「単電子素子を用いた単電子計数技術の高性能化」「FPGA・任意波形生成等を用いた単電子制御技術の確立」を行っている。
本年度は、「超伝導ターンスタイル素子の磁場による安定化」「二重量子ドット・量子ドット電荷計複合デバイスによる単電子転送の実時間測定」を行い、以下の成果を挙げた。まず「超伝導ターンスタイル素子の磁場による安定化」に関して、超伝導電極と常伝導島電極を持つ素子を用いた単一電子転送のエラーが磁場によって抑制されることを実験的に見出した。さらにこのエラーが、超伝導電極と常伝導島電極の界面における準粒子の蓄積によること、界面における準粒子の蓄積が逆近接効果によるものであること、磁場によるエラー低減が超伝導体中に導入された渦糸由来であること等を理論的に示した。また「二重量子ドット・量子ドット電荷計複合デバイスによる単電子転送の実時間測定」に関しては、GaAs二次元電子系上に二重量子ドットを作製し、電気伝導度測定から二重量子ドットに特徴的な伝導ターンを測定した。また二重量子ドットを静電的に結合した量子ドット電荷計に流れる電流、もしくは量子ドット電荷計に印加したマイクロ波の反射強度を測定することで二重量子ドットの電荷状態を読み出すことに成功した。
今後は二重量子ドットを用いたターンスタイル動作とマイクロ波による実時間測定を行う。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究目的は、「単電子転送による量子化電流発生の高精度化」「単電子素子を用いた単電子計数技術の高性能化」「FPGA・任意波形生成等を用いた単電子制御技術の確立」である。現在、「単電子転送による量子化電流発生の高精度化」と「単電子素子を用いた単電子計数技術の高性能化」に関しては上記の通りおおむね順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は「二重量子ドット・量子ドット電荷計複合デバイスによる単電子転送の実時間測定」の研究をさらに推し進めていく。具体的には、二重量子ドットを用いた単一電子転送とその実時間測定を行い、エラーを実時間で読み出すことをめざす。さらにこの実時間測定によるエラー検出とFPGA・任意波形発生技術などのマイクロ波技術を組み合わせることでエラーのフィードバック補正を行う。
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[Journal Article] Interplay of the inverse proximity effect and magnetic field in out-of-equilibrium single-electron devices2017
Author(s)
Shuji Nakamura, Yuri A. Pashkin, Mathieu Taupin, Ville F. Maisi, Ivan M. Khaymovich, Alexander S. Mel’nikov, Joonas T. Peltonen, Jukka P. Pekola, Yuma Okazaki, Satoshi Kashiwaya, Shiro Kawabata, Andrey S. Vasenko, Jaw-Shen Tsai, and Nobu-hisa Kaneko
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Journal Title
Physical Review Applied
Volume: 印刷中
Pages: 印刷中
Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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