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2021 Fiscal Year Research-status Report

二重量子アンチドットにおけるコヒーレント準粒子輸送

Research Project

Project/Area Number 19K14630
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

秦 徳郎  東京工業大学, 理学院, 助教 (30825005)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2023-03-31
Keywords量子アンチドット / 整数量子ホール効果 / 分数量子ホール効果
Outline of Annual Research Achievements

本年度は、トンネル結合の制御が可能な二重量子アンチドットの開発を行った。量子ホール領域における二重量子アンチドットは、興味深い電子状態が期待される。特に分数量子ホール領域では、非可換粒子エニオンのコヒーレント操作が期待されている。しかしながら、トンネル結合の制御が難しいなどの理由から研究例は極めて少ない。そこで本年度は、トンネル結合を広範囲に制御できる二重量子アンチドットの開発を行った。モデルとして、二つの量子アンチドットと局在状態を用意し、アンチドットがそれぞれ局在準位とトンネル結合している系を考えた。このとき、局在状態のエネルギー準位を制御することで、量子アンチドット間の有効トンネル結合を広範囲に制御することができる。

実験では、AlGaAs/GaAsヘテロ構造でν=2の量子ホール状態を用い、二つのエアブリッジゲートに電圧を印可することで二重量子アンチドットを形成した。二つの量子アンチドット間にできた特定の不純物状態を局在状態として用いた。極低温下100mKにおいて、局在状態を介した二重量子アンチドットの輸送特性を測定し、電荷安定状態図にみられる反交差の解析やモデル計算を行うことで、有効トンネル結合の制御を実証した。本成果は、二重量子アンチドットのトンネル結合を広範囲で制御した初めての結果であり、二重量子アンチドットを用いた準粒子の自在な制御に適した試料構造作製に大きな指針を与えるものである。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

本年度は、整数量子ホール領域において二重量子アンチドットの開発を行った。二重量子アンチドットの形成のためには、二つの量子アンチドットを作製するだけで十分だと考えていたが、量子ホール系の不純物の影響等でトンネル結合の制御が難しいことが分かった。そこで、不純物によって形成される局在準位を利用することで、量子アンチドット間の有効トンネル結合を広範囲に制御することにし、実験と解析でそれを実証した。当初の予定では、分数量子ホール領域に移る計画だったが、解析に時間を要したため、進捗はやや遅れていると評価した。

Strategy for Future Research Activity

整数量子ホール領域における二重量子アンチドットの実験結果を論文にまとめて発表する予定である。また、分数量子ホール領域における量子アンチドットの実験を行う計画で、現在試料を作製中である。

Causes of Carryover

参加予定だった国際会議および国内会議がすべてオンラインになったため、その分次年度使用額が生じた。次年度においては、現地開催される国際会議に参加予定である。また購入予定だった物品の納期が年度内に収まらないことが分かったので次年度に移した。次年度は、それらの物品を年度初めに購入予定である。

  • Research Products

    (5 results)

All 2022 2021

All Journal Article (1 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (4 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Three-body correlations in nonlinear response of correlated quantum liquid2021

    • Author(s)
      Hata Tokuro、Teratani Yoshimichi、Arakawa Tomonori、Lee Sanghyun、Ferrier Meydi、Deblock Richard、Sakano Rui、Oguri Akira、Kobayashi Kensuke
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 12 Pages: 3233

    • DOI

      10.1038/s41467-021-23467-4

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] 局在準位を介したコトンネルによる二重量子アンチドットのトンネル結合制御2022

    • Author(s)
      秦徳郎、佐田和陽、 内野智貴、秋保貴史、村木康二、 藤澤利正
    • Organizer
      日本物理学会 第77回年次大会
  • [Presentation] Tunable tunnel-coupling in a double quantum antidot with cotunneling via a localized state2022

    • Author(s)
      Tokuro Hata
    • Organizer
      The 11th Workshop on Semiconductor/Superconductor Quantum Coherence Effect and Quantum Information
  • [Presentation] 整数量子ホール領域における二重量子アンチドットの形成2021

    • Author(s)
      秦徳郎、佐田和陽、内野智貴、秋保貴史、村木康二、藤澤利正
    • Organizer
      日本物理学会 2021年秋季大会
  • [Presentation] 量子液体における三体相関の実験的検出2021

    • Author(s)
      秦徳郎
    • Organizer
      Online CMT seminars
    • Invited

URL: 

Published: 2022-12-28  

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