2006 Fiscal Year Annual Research Report
量子ドットでの核スピン光配向による量子情報処理の研究
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18360001
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
武藤 俊一 北海道大学, 大学院工学研究科, 教授 (00114900)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
足立 智 北海道大学, 大学院工学研究科, 助教授 (10221722)
土家 琢磨 北海道大学, 大学院工学研究科, 助教授 (40262597)
白峰 賢一 北海道大学, 大学院工学研究科, 助手 (10241358)
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| Keywords | 量子ドット / 核スピン / 光配向 / 量子情報 / 電子スピン |
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| Research Abstract |
本研究課題では、核スピンの重ね合わせ状態をメモリーへ応用することに注目し、そのフィージビリティ研究を行う。すなわち電子スピンを介した、光子-核スピン間の量子ビット変換による量子情報保存が現実的に可能か否かを明らかにする。このためには、電子スピンと核スピンのフリップーフロップにおけるエネルギー変化のない状態、すなわち、外部磁場と核磁場が打ち消しあった状態を形成する必要がある。
まず、InAlAs/GaAs量子ドットにおいて核磁場形成における励起光強度依存性、および励起光の円偏光度依存性を詳細に調べた。その結果、一方の円偏光励起において、励起光強度に対する核磁場の変化にヒステリシスが現れる(いわゆる核スピンスイッチ現象)が見出された。さらにスイッチした後の核磁場の大きさは、励起光の円偏光度或いは励起光の強度を変えても殆ど変わらない一定の値になることが分かった。この原因は、スイッチした先で、外部磁場と核磁場が打ち消し合って、電子スピンと核スピンが同時反転する際の電子の磁気エネルギ変化がない状態が実現しているものと解釈できる。これは、電子-核スピン間のQubit変換に必要な電子スピンが縮退した状態が実現されていることを示唆する。
また核スピンの光配向のために光による電子スピンのスピン反転について予備実験を行い、1つの量子ドットの連続状態を用いて2光子過程(STIRAP)によりスピン反転を行える十分な光学遷移が実現していることが分かった。
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