2022 Fiscal Year Annual Research Report
Quantum Coherence in Topological Edge States
| Project/Area Number |
19H00652
|
|---|
| Research Institution | The University of Tokyo |
|---|
Principal Investigator |
勝本 信吾 東京大学, 物性研究所, 教授 (10185829)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
遠藤 彰 東京大学, 物性研究所, 助教 (20260515)
中村 壮智 福岡工業大学, 工学部, 准教授 (50636503)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
|
| Keywords | 量子ホール絶縁体 / エッジ状態 / 量子ホール強磁性体 / 非断熱遷移 / 量子ビット / 量子コヒーレンス |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究計画の最終年度であり，これまでに実験的に得られた結果の整理，理論的な整備と論文化に注力した．
本年度の大きな成果は，空間的な電子軌道の曲率によって遷移の非断熱性及び局所的な軌道角運動量が増大し，スピン偏極端状態間に大きなトンネル遷移確率が生じ，波動関数が２つのエッジ状態間に等分配される「ハーフミラー」素子を実現できたこと，定性的な理論定式化を行ったこと，更に，再帰グリーン関数法によって半定量的に実験を再現できたことである．以上はまとめて論文として発表した．このハーフミラー素子の量子コヒーレンスを証明するため，マッハ-ツェンダー(MZ)干渉計を構成し，60%を超える高い可視性を得た．そればかりでなく，コヒーレンス長が600 μm超と，通常のエッジ状態を使ったMZ干渉計に比べて桁違いに長いという驚くべき結果を得た．本干渉計においては，干渉経路が極めて接近しており，このため２つの経路に異なる電磁的な摂動を与えることが困難であることがこの高いコヒーレンスの要因であると思われる．このことは，この系を「飛行量子ビット」として，量子ビットクラスター間の量子コヒーレントな通信に使用する上で極めて有利な点である．
昨年度開発したクライオアンプを用いて有限バイアス下でのハーフミラー素子のショット雑音を調べ，エッジ状態のエネルギー位置関係に起因する正負バイアスでの非対称性，バイアス電圧に対してファノ因子がローブ構造を示し，振動減衰する様子を見いだした．これについては理論家との協力によりエッジプラズモンをベースとした理論で説明することができた．論文は計画終了には間に合わなかったが，現在原稿をまとめている．
|
| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
|
