2010 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 東京大学, 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 / 光子-スピン量子インターフェース / 回路量子電気力学 |
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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)単一円偏光光子が生成する単一電子スピンの方向検出
単一円偏光光子から単一電子のスピン方向の角運動量転写を目指し、今年度は二重量子ドットのスピンプロッケード、または単一ドットの一重項-三重項状態によるスピン依存トンネルを利用した実験を行ったが、何れのドットも低電子数で安定して動作させることができず、角運動量転写の実験を十分に行うことができなかった。
(2)2重量子ドットにおける共鳴ドット間遷移を利用した単一光子検出
光検出用遮光マスクを持つ2重量子ドットを作製し、特に2つのドットの準位が共鳴にある場合の共鳴ドット間遷移により、従来の検出法よりもより信頼性の高い検出が可能であることを示した。次年度以降、スピン依存ドット間トンネルと組み合わせて、光生成単一電子スピンの検出へと拡張を図る。
(3)コヒーレント転写用量子井戸素子の開発
光子の偏光状態から電子スピンの重ね合わせ状態へコヒーレントな転写を実現するためは量子井戸2次元電子系に量子ドットを作製することが必要である。この量子井戸構造基板を、カナダのNational Research CouncilのG.Austing博士から提供を受け、2次元電子の特性評価と、g因子の評価を行い、設計どおりg因子が小さいことが確認できた。次年度以降、量子ドットの作製と単一光子検出、さらに光生成電子スピン検出を目指す。
(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
今年度はInAs自己形成量子ドットを含む超伝導共振器について、高周波透過率測定から共振器-量子ドット結合を示す真空ラビ分裂の観測を目指した。しかしGaAs基板における散逸によるQ値の低下や、磁場効果などの問題点について試料の改善を図ってきた。
[連携研究者]東京大学 生産技術研究所教授 平川 一彦 InAsドット試料の作製。
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