Coherent quasiparticltransport via a double quantum antidot

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K14630
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 13020:Semiconductors, optical properties of condensed matter and atomic physics-related
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: Hata Tokuro 東京工業大学, 理学院, 助教 (30825005)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 量子ホール効果 / 分数量子ホール効果 / 量子アンチドット

Outline of Final Research Achievements

In this project, we conducted three experimental studies aimed at coherent manipulation of fractional quasiparticles using two quantum antidots. The first is the establishment of a technique for measuring small currents associated with tunneling through a quantum antidot. The second is the demonstration of double quantum antidots with tunable tunneling coupling in the integner quantum Hall regime. The third is the formation of a quantum antidot using a high-mobility gallium arsenide substrate so that fractional quantum Hall systems can emerge. The first and second experiments were presented at conferences in Japan and abroad and were reported in articles. The third experiment was presented at a conference, and we are currently preparing a paper.

Free Research Field

メゾスコピック物理

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

分数量子ホール系における準粒子はエニオンと呼ばれ、フェルミオン統計やボゾン統計にも従わない。2つのエニオンの交換操作(ブレーディング)を利用することで、トポロジカル量子コンピュータへの応用が期待されている。理論的に、複数の量子アンチドットを利用した交換操作が提案されているが、その実験的な確立はなされていない。本課題では、変調可能なトンネル結合を有する二重量子アンチドットの作製に成功し、さらに分数量子ホール系での単一の量子アンチドットの形成にも成功した。本成果は、分数量子ホール系でのエニオン交換操作に向けた第一歩となるもので学術的意義が高い。