2017 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, 計量標準総合センター, 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 / メトロロジートライアングル |
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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、半導体二次元電子系上に作製した二重量子ドットを用いた単一電子転送の実験とその実時間測定を目指し研究を進めた。その研究過程において、二重量子ドット中に形成された離散順位と連続順位の量子干渉によって引き起こされるファノ効果を観測し論文として報告した。さらに単一量子ドット中の電荷状態を交流電圧によって制御し、その電荷状態の時間的な変化を電荷計によって測定する事に成功した。この交流電圧による単一量子ドット中の電荷制御を二重量子ドットに拡張し、今後単一電子転送の実時間測定へと実験を進める。
また単一電子転送による量子化電流発生と量子ホール効果による量子化抵抗、ジョセフソン効果による量子化電圧の3つの物理量をオームの法則を介して結びつけるメトロロジトライアングルの検証に向け研究を進めた。具体的には単一電子転送で発生した電流を、集積化した量子ホール素子に流し、発生したホール電圧とジョセフソン効果によって発生した電圧を比較することで検証を行う。本年度は希釈冷凍機中に単一電子素子、ジョセフソン素子、量子ホール素子を組み込むための測定系の構築に努めた。
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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
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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