2018 Fiscal Year Annual Research Report
Exploring the novel quantum electronic physics in solid state using spatial control of paired quantum states
Project/Area Number |
26220710
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Research Institution | The University of Tokyo |
Principal Investigator |
樽茶 清悟 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (40302799)
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山本 倫久 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 特任准教授 (00376493)
大岩 顕 大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (10321902)
松尾 貞茂 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (90743980)
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Project Period (FY) |
2014-05-30 – 2019-03-31
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Keywords | 量子もつれ / 量子非破壊測定 / 表面弾性波 / グラフェン / 二重ナノ細線-超伝導体接合 / マヨラナ粒子 / 相関測定 / 量子状態変換 |
Outline of Annual Research Achievements |
(1)昨年度実現した量子非破壊測定と制御NOTの性能を評価し、前者では89%の高忠実度(材料がSiの場合99.9%以上に相当)、後者では操作時間が短く(5.5ns)、高忠実度が得られることを確認した。また同じく実現した非隣接ドット間の量子もつれ生成の機構を解明した。他に量子テレポーテーションの原理確認、4重ドットでのスピン相関の制御法の提案と技術開発を終えた。Si量子ドットにおいて高忠実度のもつれ形成に成功した。 (2)表面弾性波で動く量子ドット中の電子対の実験は、冷凍機移設などによって電流雑音測定系の開発継続が困難となったため、動く量子ドット中の電子のコヒーレンスを確認する干渉実験を進めた。同実験から、軌道を含めた電子のコヒーレンスが長距離保存されることを見した。グラフェン-超伝導接合に関しては、ジョセフソン接合における磁場周期異常の要因解明が現状では困難と判断し、中断した。 (3)二重ナノ細線と超伝導体接合ではゲート掃引の安定性を改善し、また、近接領域のゲート制御に成功した。超伝導体とBiSbTeとのジョセフソン接合の測定を行い、超伝導電流のゲート操作に成功した。また、電流位相関係と関連したシャピロステップの測定を行ったが、基板の大きな誘電率のためにマヨラナ粒子の兆候は得られなかった。 (4)相関測定の精度確保のため、光学系を改良し、光電子生成率を一桁程度改善した。また、二つの光電子のスピン検出の準備として、二重ドットの2スピン状態の動特性を完全計数統計の手法で調べ、スピン反転に起因する統計的特徴を明らかにした。この際、フォノンによる新しいスピン反転機構を見出した。(110)GaAs 3重量子ドットと電荷検出を実現し、重い正孔励起による高効率量子状態変換の実証に向けて準備を終えた。高効率変換が期待できる試料としてInAsドットの研究を開始し、電荷検出技術を開発した。
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Research Progress Status |
平成30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 |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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Remarks |
(1)日経産業新聞朝刊6面「量子もつれ、離れた時でも」2018年6月15日 (2)電子デバイス産業新聞3面「量子ドット通信技術伝送向上へ新手法」2018年9月20日 (3)日刊工業新聞25ページ「微細な半導体量子ドット 阪大、電子1個の出入り検出」9月20日 (4)フジサンケイビジネスアイ12面「半導体量子ビットによるハイブリッド量子計算手法の実証」2019年1月17日
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[Journal Article] Photogeneration of a single electron from a single Zeeman-resolved light-hole exciton with preserved angular momentum2019
Author(s)
K. Kuroyama, M. Larsson, C. Y. Chang, J. Muramoto, K. Heya, T. Fujita, G. Allison, S. R. Valentin, A. Ludwig, A. D. Wieck, S. Matsuo, A. Oiwa, and S. Tarucha
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Journal Title
PHYSICAL REVIEW B
Volume: 99
Pages: 85203
DOI
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[Journal Article] Difference in charge and spin dynamics in a quantum dot-lead coupled system2019
Author(s)
Otsuka, T; Nakajima, T; Delbecq, MR; Stano, P; Amaha, S; Yoneda, J; Takeda, K; Allison, G; Li, S; Noiri, A; Ito, T; Loss, D; Ludwig, A; Wieck, AD; Tarucha, S
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Journal Title
PHYSICAL REVIEW B
Volume: 99
Pages: 85402
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] A fast quantum interface between different spin qubit encodings2018
Author(s)
Noiri, A ; Nakajima, T ; Yoneda, J ; Delbecq, MR ; Stano, P ; Otsuka, T ; Takeda, K ; Amaha, S ; Allison, G ; Kawasaki, K ; Kojima, Y ; Ludwig, A ; Wieck, AD ; Loss, D ; Tarucha, S
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Journal Title
NATURE COMMUNICATIONS
Volume: 9
Pages: 5066
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Optimized electrical control of a Si/SiGe spin qubit in the presence of an induced frequency shift2018
Author(s)
Takeda, K ; Yoneda, J ; Otsuka, T; Nakajima, T ; Delbecq, MR ; Allison, G ; Hoshi, Y ; Usami, N ; Itoh, KM ; Oda, S ; Kodera, T ; Tarucha, S
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Journal Title
NPJ QUANTUM INFORMATION
Volume: 4
Pages: 54
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Cooper-pair splitting in two parallel InAs nanowires2018
Author(s)
Baba, S ; Junger, C ; Matsuo, S ; Baumgartner, A ; Sato, Y ; Kamata, H ; Li, K ; Jeppesen, S ; Samuelson, L ; Xu, HQ ; Schonenberger, ; Tarucha, S
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Journal Title
NEW JOURNAL OF PHYSICS
Volume: 20
Pages: 63021
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Investigation of Supercurrent in the Quantum Hall Regime in Graphene Josephson Junctions2018
Author(s)
Anne W. Draelos, Ming Tso Wei, Andrew Seredinski, Chung Ting Ke, Yash Mehta, Russell Chamberlain, Kenji Watanabe, Takashi Taniguchi, Michihisa Yamamoto, Seigo Tarucha, Ivan V. Borzenets, Francois Amet, Gleb Finkelstein
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Journal Title
JOURNAL OF LOW TEMPERATURE PHYSICS
Volume: 191
Pages: 288-300
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Coherent transfer of electron spin correlations assisted by dephasing noise2018
Author(s)
Takashi Nakajima , Matthieu R. Delbecq, Tomohiro Otsuka , Shinichi Amaha, Jun Yoneda , Akito Noiri , Kenta Takeda , Giles Allison, Arne Ludwig , Andreas D. Wieck , Xuedong Hu, Franco Nori & Seigo Tarucha
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Journal Title
NATURE COMMUNICATIONS
Volume: 9
Pages: 2133_1-8
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Supercurrent in Graphene Josephson Junctions with Narrow Trenches in the Quantum Hall Regime2018
Author(s)
Seredinski, A ; Draelos, A ; Wei, MT ; Ke, CT ; Fleming, T ; Mehta, Y ; Mancil, E ; Li, HM ; Taniguchi, T ; Watanabe, K ; Tarucha, S ; Yamamoto, M ; Borzenets, IV ; Amet, F ; Finkelstein, G
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Journal Title
MRS ADVANCES
Volume: 3
Pages: 2855-2864
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Four single-spin Rabi oscillations in a quadruple quantum dot2018
Author(s)
Ito, T; Otsuka, T; Nakajima, T; Delbecq, MR; Amaha, S; Yoneda, J; Takeda, K; Noiri, A; Allison, G; Ludwig, A; Wieck, AD; Tarucha, S
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Journal Title
APPLIED PHYSICS LETTERS
Volume: 113
Pages: 93101
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Presentation] 微小磁石ESRに用いる局所磁場パラメータの解析2019
Author(s)
伊藤匠, 大塚朋廣, 中島峻, Matthieu Delbecq, 天羽真一, 米田淳, 武田健太, 野入亮人, Giles Allison, Arne Ludwig, Andreas Wieck, 樽茶清悟
Organizer
日本物理学会2019年春季大会
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[Presentation] 電子スピンの量子テレポーテーションに向けた実験2019
Author(s)
小嶋洋平, 中島峻, 野入亮人, 米田淳, 大塚朋廣, 武田健太, S. Li, 伊藤匠, S.D. Bartlett, A. Ludwig, A.D. Wieck, 樽茶清悟
Organizer
日本物理学会2019年春季大会
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[Presentation] Quantum state conversion from a single photon polarization to a single electron spin using spinresolved light hole excitation2018
Author(s)
K. Kuroyama , S. Matsuo, M. Larsson , K. Heya , J. Muramoto , T. Fujita , S.R. Valentin , A. Ludwig , A.D. Wieck , A. Oiwa , S. Tarucha
Organizer
ICPS2018
Int'l Joint Research
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[Presentation] Tomonaga-Luttinger liquid behaviour in 1D electron system fabricated from InAs Quantum well holding strong spin-orbit interaction2018
Author(s)
Y. Sato, S. Matsuo, C.-H. Hsu, P. Stano, D. Loss, K, Ueda, Y, Takeshige, H. Kamata, J.S. Lee, B. Shojaei, J. Shabani, C. Palmstrom, Y. Tokura, S. Tarucha,
Organizer
ICPS2018
Int'l Joint Research
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[Presentation] Determination of the direction of the spin-orbit field in a physically-defined p-type MOS silicon double quantum dot2018
Author(s)
M. Marx, J. Yoneda, P. Stano, K. Takeda, Y. Yamaoka, T. Otsuka,T. Nakajima, A. Noiri, S. Li, T. Kodera, and S. Tarucha
Organizer
8th Summer School on Semiconductor/Superconducting Quantum Coherence Effect and Quantum Information
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[Presentation] Towards parametric amplification of dispersive gate readout2018
Author(s)
J. S. Rojas-Arias , T. Nakajima , M. Marx , G. Allison , M. Delbecq , J. Yoneda , K. Takeda , A. Noiri , T. Otsuka , S. Li , and S. Tarucha
Organizer
8th Summer School on Semiconductor/Superconducting Quantum Coherence Effect and Quantum Information
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[Presentation] Strong Electron-Electron Interactions of Tomonaga?Luttinger Liquid observed in InAs Quantum Wires2018
Author(s)
Yosuke Sato,Sadashige Matsuo, Chen-Hsuan Hsu, Kento Ueda, Yuusuke Takeshige, Hiroshi Kamata, Joon Sue Lee, Borzoyeh Shojaei, Javad Shabani,Chris Palmstrm,Yasuhiro Tokura,Peter Stano,Daniel Loss,and Seigo Tarucha
Organizer
8th Summer School on Semiconductor/Superconducting Quantum Coherence Effect and Quantum Information
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[Presentation] Four Single-spin Rabi Oscillations in a Quadruple Quantum Dot2018
Author(s)
T. Ito, T. Otsuka, T. Nakajima, M. R. Delbecq, S. Amaha, J. Yoneda, K. Takeda, A. Noiri, G. Allison, A. Ludwig, A. D. Wieck, and S. Tarucha
Organizer
8th Summer School on Semiconductor/Superconducting Quantum Coherence Effect and Quantum Information
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[Presentation] Determination of the direction of the spin-orbit field in a physicallydefined p-type MOS silicon double quantum dot2018
Author(s)
M. Marx, J. Yoneda, P. Stano, T. Otsuka, K. Takeda, S. Li, Y. Yamaoka, T. Nakajima, A. Noiri, D. Loss, T. Kodera and S. Tarucha
Organizer
the 2018 Silicon Quantum Electronics Workshop
Int'l Joint Research
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[Presentation] Evaluation of Josephson Vortex Core Size Induced in Corbino-geometry Josephson Junctions2018
Author(s)
Matsuo Sadashige , Tateno Mizuki , Sato Yosuke, Ueda Kento, Takeshige, Yusuke, Kamata Hiroshi, Lee Joon Sue, Shojaei Borzoyeh, Palmstr?m Christopher J. , Tarucha Seigo,
Organizer
The ICSNN (International Conference on Superlattices, Nanostructures and Nanodevices)
Int'l Joint Research
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[Presentation] Transport through quantum dots formed in a (110) GaAs quantum well2018
Author(s)
T. Nakagawa, R. Fukai, Y. Sakai, Y. Sakai, T. Fujita, H. Kiyama, T. Nakajima, J. Ritzmann, A. Ludwig, A. D. Wieck,S. Tarucha, and A. Oiwa
Organizer
Spin qubit 4
Int'l Joint Research
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