2019 Fiscal Year Annual Research Report
Single electron manipulation on liquid He surface and its application for quantum information processing
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17H01145
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| Research Institution | Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University |
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Principal Investigator |
河野 公俊 沖縄科学技術大学院大学, 量子ダイナミクスユニット, 客員研究員 (30153480)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
コンスタンチノフ デニス 沖縄科学技術大学院大学, 量子ダイナミクスユニット, 教授 (50462685)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | ヘリウム液面電子 / ヘリウムマイクロチャネル / 少数電子 / ウィグナー結晶 / スリップ伝導 / 電子リプロン結合状態 / 量子ビット |
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまでの我々の研究により、毛細管凝縮現象を利用して形成した、超流動ヘリウムのマイクロチャネルの表面に電子を捕獲して、ポイントコンタクトの帯電効果、2次元ウィグナー結晶の境界整合性に依存した伝導現象、擬1次元電子系の固化、整数電子列の逐次形成、ウィグナー結晶のスティック・スリップ伝導現象など、新奇な現象を発見し、その発現機構を解明した。本研究計画では、この過程において培った、ヘリウム表面上で少数個の電子を操る技術を、即ち1列に整列した電子列を作成する技術を活かして、究極の電子操作である、単一電子の捕獲と移送を自由に行う技術を実現し、量子ビットの構成に挑戦することを目的とする。
これまでに得られたヘリウムマイクロチャネル上のウィグナー結晶の特異な非線形伝導現象のメカニズムについてその機構を解明すべく、解析と考察を重ねた結果、この現象を理解する上で重要な動的な過程のモデルを構築した。ウィグナー結晶は、平衡状態ではヘリウム液面の凹みを各電子の下に伴っており、その運動はヘリウム液面の凹みを伴う。そのため、ヘリウム表面波の位相速度に近づくと大きな抵抗を受けるが、さらに強い電場を加えることで、液面の凹みを後に残して、ウィグナー結晶のみ加速されるスリップ現象が観測され
た。測定データを解析した結果、この加速過程において凹みがどのように増大するかを明らかにすることができた。また、スリップ現象を起こすと、電子は表面波移送速度をはるかに超える速度まで加速するが、その後駆動電場を取り除くと、ヘリウム表面との摩擦で減速し、表面波の位相速度まで原則した時点で、新な凹みを生成することが明らかになった。
一方、量子ビット構成については、微細加工によるマイクロチャネル素子の作成に必要な加工設備をしようするための外国出張が新型コロナ流行の影響で実行できず、今後の課題の一つとして残された。
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| Research Progress Status |
令和元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 |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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