2009 Fiscal Year Annual Research Report
単一光子―単一電子スピン結合系における量子状態転写の研究
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21244046
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
大岩 顕 The University of Tokyo, 大学院・工学系研究科, 講師 (10321902)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
樽茶 清悟 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (40302799)
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| Keywords | 半導体 / メゾスコピック系・局在 / 量子情報技術 / 量子ドット |
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| Research Abstract |
(1)量子ドット中の偏光選択励起による光子偏光-スピン量子状態転写
(1)2重量子ドットにおける光子生成単一電子スピン検出(角運動量転写)
光検出用遮光マスクを持つ2重量子ドットを開発し、パウリスピブロッケード効果を利用したスピン検出を目指した。その結果、単一光子検出確率が、照射光の円偏光度に明確に依存するという結果を得た。これは単一光子から単一電子スピンへの角運動量転写が達成できたことを示している。現在はスピン検出メカニズムがスピンブロッケードか、電極に形成されたエッジ状態によるものか、判別を行っている。
(2)コヒーレント転写用量子井戸素子の開発
光子から電子スピンへのコヒーレントな転写のためは量子井戸2次元電子系に量子ドットを作製する必要がある。今年度、カナダのNational Research Council(NRC)のG.Austing博士へ依頼して、井戸幅を制御した高品質2次元量子井戸基板の開発に着手した。
(3)単一光子検出の検出アルゴリズムと自動判定プログラムの開発
これまでは、光照射毎に信号波形から単一光子検出の有無を目で判定していた。しかし今後は、多数回測定し、統計的なデータの解析が必要になるため、光照射とデータ取得の自動化と、単一光子検出判定のためのアルゴリズムの開発を行い、実際に上述のスピン検出実験で使用した。このプログラム開発は今後の測定結果の信頼度を大きく向上する。
(2)超伝導共振器中の光子状態-電子スピン結合の物理と応用
平成21年6月にIBM Watson研を訪問し、日本で作製したInAs量子ドット共振器の予備測定を行った。その後、研究室の希釈冷凍機に高周波透過測定系を構築し、超伝導共振器を使ったテスト測定を行い、Q値が3000程度とやや低いものの、希釈冷凍機温度で単一光子レベルの入力-100dBmでの透過測定を実現した。
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