2014 Fiscal Year Annual Research Report
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26247050
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
山本 倫久 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 講師 (00376493)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
樽茶 清悟 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40302799)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 量子相関 / 量子ドット / 近藤効果 / 量子情報 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1. 単一電子スピン不純物を単位とする近藤雲の空間スケールの検出と近藤格子問題の解明
近藤雲を検出ために、新しく架橋ゲート構造を用いた２経路干渉計を開発し、その中に量子ドットを埋め込んだ試料を作製した。また、同干渉計を用いて近藤相関のある量子ドットを伝搬する電子波が得る位相を詳細に調べた。その結果、GaAs系の量子ドットでは、近藤効果が生じる（と一般的に言われている）状況であっても量子ドットの中の局在電子数に多少の揺らぎがある場合が多いことがわかった。一方で、その場合でも電子スピンの遮蔽によるフェルミ面付近の状態密度が伝導において支配的であり、近藤温度に相当するエネルギーを位相の変化から精密に評価できることがわかった。
2. 電荷量子ビットを用いた観測問題と量子もつれ伝導の解明
表面弾性波によって空乏化した干渉計で電子を制御する新しい実験に取り掛かった。実験により、干渉信号に特徴的な可視度の高い電流の振動が観測された。ただし、電子が表面弾性波によって動く量子ドットから漏れてホットエレクトロンとして伝送している可能性があったので、試料の再設計を行った。
3. 量子もつれスピン対の分離と非局所量子もつれ状態の検出・制御
表面弾性波によって運ばれる動く量子ドット中の２電子を分岐経路において別々の動く量子ドットへと空間的に分離することに成功した（分離効率：87%）。また、この技術を基にして、非局所量子もつれの検証方法（ベル測定）を提案した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
近藤雲の検出については、試料作製に予定以上に手間取ったものの、位相測定を通して近藤効果の詳細を得ることができた。また、近藤温度を精密に評価できることが確認できたので、近藤雲の長さが近藤温度にどのようにスケールするかを検証する実験の指針が得られた。電荷量子ビットの実験に関しては、高い可視度の干渉が得られたので順調である。また、量子もつれ電子対の分離に関しては、高い効率での電子対分離に加えて、ベル測定を提案できたので、当初の予定以上に進んだ。
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| Strategy for Future Research Activity |
近藤雲の実験に関しては、干渉計に埋め込んだ近藤量子ドットのデザインの最適化によって、高い近藤温度（長い近藤雲）を実現する。また、並行して長い干渉計においても充分な可視度が得られるように干渉計のデザインも多少変更する。
電荷量子ビットの実験に関しては、電子を動く量子ドットに閉じ込めたまま高い可視度でAB干渉させるべく、新しい試料の作製を進める。また、表面弾性波によって動く量子ドット中の電子を基底状態に留められるかどうかを確認する必要がある。
スピンの量子もつれに関しては、電子対分離や伝導スピンのコヒーレンスをより確実に検証する実験を進める。
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[Presentation] Transmission phase in the Kondo regime revealed in a two-path interferometer2014
Author(s)
S. Takada, C. Bäuerle, M. Yamamoto, K. Watanabe, S. Hermelin, T. Meunier, A. Alex, A. Weichselbaum, J. von Delft, A. D. Wieck, S. Tarucha
Organizer
27th International Conference on Low Temperature Physics (LT27)
Place of Presentation
Buenos Aires, Argentina
Year and Date
2014-08-12
Int'l Joint Research
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