2023 Fiscal Year Annual Research Report
単一飛行電子を用いた量子電子光学実験の基盤技術の開発
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20H02559
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
高田 真太郎 大阪大学, 大学院理学研究科, 准教授 (90805144)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小寺 哲夫 東京工業大学, 工学院, 准教授 (00466856)
丸山 道隆 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 研究グループ長 (30415947)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 表面弾性波 / 単一電子デバイス / 量子電流源 / 二次元電子系 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
当該年度は、表面弾性波によって運ばれる単一飛行電子に対するコヒーレントなビームスプリッタの実現に向け、結合量子細線における単一飛行電子の制御実験を行った。特に、量子細線間の結合を電圧パルスを用いて実時間制御することで、単一飛行電子の量子状態が細線上の位置に依存してどのように変化するかを調べた。その結果、GaAs二次元電子系に電子を供給し、イオン化したドーパントに起因すると考えられるポテンシャルの揺らぎによって、位置に依存して閉じ込めの対称性が変化していることがわかった。この知見は、単一飛行電子に対するコヒーレントなビームスプリッタ操作を実現する上で必要不可欠な情報である。
また、昨年度の研究で実現した表面弾性波の孤立パルスを用いた量子電流源の研究では、表面弾性波を励起する際に櫛形電極IDTに与える交流電場によって発生する電磁波の影響で、単一飛行電子の高精度な制御が妨げられるという示唆を得ていた。そこで、当該年度はそのような電磁波の発生を抑える方法として、差動励起による表面弾性波の発生手法の研究を行った。従来はIDTの片方の電極をグラウンドに落とし、他方の電極に交流電場を与えることで表面弾性波を励起していたが、差動励起では２つの電極に逆位相の交流電場を与えることで、表面弾性波の励起を行う。結果として、IDTを中心として飛ぶ電磁波の成分は多くが干渉によってキャンセルされ、発生する表面弾性波の強度を保ったまま、電磁波成分を90%以上抑制することに成功した。近年表面弾性波を用いた基礎研究は、単一飛行電子の制御に留まらず、超伝導量子回路やスピントロ二クスの分野でも行われており、ここで開発した技術は広い応用範囲が想定される。
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| Research Progress Status |
令和5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5年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Coulomb-mediated antibunching of an electron pair surfing on sound2023
Author(s)
Wang Junliang、Edlbauer Hermann、Richard Aymeric、Ota Shunsuke、Park Wanki、Shim Jeongmin、Ludwig Arne、Wieck Andreas D.、Sim Heung-Sun、Urdampilleta Matias、Meunier Tristan、Kodera Tetsuo、Kaneko Nobu-Hisa、Sellier Hermann、Waintal Xavier、Takada Shintaro、B?uerle Christopher
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Journal Title
Nature Nanotechnology
Volume: 18
Pages: 721～726
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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