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凝縮系における電子ダイナミックスの制御理論

研究課題

研究課題/領域番号 14077216
研究種目

特定領域研究

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関大阪府立大学

研究代表者

萱沼 洋輔  大阪府立大学, 工学研究科, 教授 (80124569)

研究分担者 田中 智  大阪府立大学, 理学系研究科, 教授 (80236588)
野場 賢一  大阪府立大学, 工学研究科, 助手 (30316012)
研究期間 (年度) 2002 – 2005
研究課題ステータス 完了 (2005年度)
配分額 *注記
12,800千円 (直接経費: 12,800千円)
2005年度: 3,000千円 (直接経費: 3,000千円)
2004年度: 3,200千円 (直接経費: 3,200千円)
2003年度: 3,800千円 (直接経費: 3,800千円)
2002年度: 2,800千円 (直接経費: 2,800千円)
キーワード半導体ドレストバンド / バンドギャップ変調 / Floquet理論 / 非断熱制御 / Landau-Zener遷移 / circuit QED / 量子ビット / オージェ誘起脱離 / 動的局在 / 量子ドット / ヤーンテラー効果 / 非断熱効果 / 励起子ダイナミックス / 自己束縛状態 / X線2次発光 / 準位交差非断熱遷移 / 位相緩和 / ランダウ・ゼナー公式 / X線非線形分光 / X線共鳴誘導ラマン過程
研究概要

(1)振動外場で変調された半導体ドレストバンド理論
非共鳴(赤外)の強いレーザー場中におかれたGaAsなどの半導体のバンドギャップ近傍の光学的性質が大きく変調を受けるという現象が報告されている。これはキャリアの実励起を伴わないコヒーレント現象である。われわれは、この現象を光(振動電場)と強く混合した半導体エンルギーバンドの形成によるものと考え、ドレストバンド(dressed band)の概念に到達、そのバンド理論を構築した。電子状態に対する強結合近似(LCAO)の範囲でFloquet理論とBloch理論の融合により、ドレストバンド計算とその光学応答計算の定式化に成功した。理論計算によるバンドギャップ近傍での透過率変化は、定量的にもよく実験結果を再現した(論文投稿中)。
(2)Circuit QEDにおけるqubit操作
われわれは、量子コンピュータなどの将来の量子情報処理装置の基本単位qubitを駆動する方法として、急峻なパルスを必要としないLandau-Zener型非断熱過程と、位相制御を用いる方法を提案している。一方、超伝導ジョセフソンqubitの操作方法としてLC回路との結合を用いる提案がありcavity QED中の2準位系をマクロなオーダーで実現する方法(ciecuit QED)として注目を集めている。われわれはcircuit QED中のqubitの非断熱操作の理論的研究を行った。とくに少数のフォトン場と対角および非対角結合をした2準位系のLandau-Zener遷移について、遷移確率の解析的公式を発見し数値計算との比較を行った。
(3)内殻のオージェ崩壊が誘起する原子脱離ダイナミックス
結晶表面の構成原子や吸着原子がX線照射により脱離する現象を、内殻正孔のオージェ崩壊により出現した2正孔状態に起因するものと考え、2正孔・1原子の3体の運動が絡み合った量子ダイナミックスの解析を行った。積分方程式による定式化を行い、脱離収量の評価を行った結果、2正孔間のクーロン斥力による2正孔束縛状態の果たす役割の重要性を指摘した。

報告書

(4件)
  • 2005 実績報告書
  • 2004 実績報告書
  • 2003 実績報告書
  • 2002 実績報告書
  • 研究成果

    (26件)

すべて 2005 2004 その他

すべて 雑誌論文 (12件) 文献書誌 (14件)

  • [雑誌論文] Dynamics in Resonant X-ray Emission of Core Exciton State : Competition between the Electron Itinerancy and the Lattice Relaxation2005

    • 著者名/発表者名
      S.Tanaka, Y.Kayanuma
    • 雑誌名

      Phys.Rev.B 71,2

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Nonadiabatic Electron Manipulation in a Quantum-dot Array and Related Transport Phenomena2005

    • 著者名/発表者名
      K.Saito, Y.Kayanuma
    • 雑誌名

      J.Phys.Soc.Jpn. 74, Supple

      ページ: 256-260

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Band Renormalization of Semiconductors by High Intensity Infrared Laser : One-Dimensional Model2005

    • 著者名/発表者名
      Y.Mizumoto, Y.Kayanuma
    • 雑誌名

      Phys.Rev.B 72,11

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Landau-Zener Transitions in Qubits with Harmonic Interaction Modulation2005

    • 著者名/発表者名
      M.Wubs, K.Saito, S.Kohler, P.Hanggi, Y.Kayanuma
    • 雑誌名

      New J.Phys. 7

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Time-Evolution of a Two-Hole State in the Auger-Induced Desorption2005

    • 著者名/発表者名
      A.Yasui, T.Uozumi, Y.Kayanuma
    • 雑誌名

      Phys.Rev.B 72,20

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Dynamical aspect in resonant x-ray emission of core-exciton state : Competition between the electron itinerancy and the lattice relaxation2005

    • 著者名/発表者名
      S.Tanaka, Y.Kayanuma
    • 雑誌名

      Phys.Rev.B 71,2

      ページ: 24302-24302

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Nonadiabatic Electron Manipulation in a Quantum-Dot Array and Related Transport Phenomana2005

    • 著者名/発表者名
      K.Saito, Y.Kayanuma
    • 雑誌名

      J.Phys.Soc.Jpn. (to be published)

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Theory for Resonant X-Ray Emission of Core Excitons with Lattice Relaxation2004

    • 著者名/発表者名
      Y.Kayanuma, S.Tanaka
    • 雑誌名

      Electron Spectr. Related Phenom. 136

      ページ: 167-171

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Quantum Dynamics of Phonon Assisted Emission of Carriers at Deep Level Centers2004

    • 著者名/発表者名
      A.Yasui, T.Uozumi, Y.Kayanuma
    • 雑誌名

      Solid State Commun. 130

      ページ: 495-499

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Spontaneous Symmetry breaking under core excitation in graphite2004

    • 著者名/発表者名
      Y.Harada et al.
    • 雑誌名

      Phys.Rev.Lett. 93,1

      ページ: 17401-17401

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Nonadiabatic electron manipulation in quantum-dot arrays2004

    • 著者名/発表者名
      K.Saito, Y.Kayanumam
    • 雑誌名

      Phys.Rev.B 70,20

      ページ: 201304-201304

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Simulation of optical and x-ray sum frequency generation spectroscopy of 1-dimensional molecular chain2004

    • 著者名/発表者名
      S.Tanaka, S.Mukamel
    • 雑誌名

      J. Electron Spectr. Related Phenom. 136

      ページ: 185-190

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [文献書誌] K.Noba: "Dynamic Localization of Two-Electrons in a One-Dimensional Lattice System by an Oscillating Electric Field"Physical Review B. 67・15. 153102 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] S.Tanaka, S.Mukamel: "Probing Exciton Dynamics using Raman Resonance in Femtosecond X-Ray Four-Wave Mixing"Physical Review A. 67・3. 33818 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Kayanuma, S.Tanaka: "Theory for Resonant X-Ray Emission of Core Excitons with Lattice Relaxation : Changeover from Shallow to Deep Level"Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena. in press.

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] A.Yasui, T.Uozumi, Y.Kayanuma: "Quantum Dynamics of Phonon Assisted Emission of Carriers at Deep Level Centers"Solid State Communications. in press.

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 萱沼洋輔: "光物性の基礎と応用:電磁気学:光と物質の相互作用"Optronics. 266・2. 139-144 (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 萱沼洋輔: "光物性の基礎と応用:物質の光応答とスペクトル理論"Optronics. 266・3. 143-148 (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] K.Saito, Y.Kayanuma: "Nonadiabatic Transition Probabilities in the Presence of Strong Dissipation at Avoided Level Crossing Point"Physical Review A. 65,3. 33407 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] M.Yagi, Y.Kayanuma: "Theory for Carrier-Induced Ferromagnetism in Diluted Magnetic Semiconductors"Journal of the Physical Society of Japan. 71,8. 2010-2018 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] M.Fukaya, Y.Kayanuma, M.Itoh: "Lattice Relaxation of Outermost Core Holes in Auger-Free Luminescence"Journal of the Physical Society of Japan. 71,10. 2557-2565 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] T.Sato, Y.Kayanuma: "Quantum Inelasticity in Reflection of a Composite Particle"Europhysics Letters. 60,3. 331-336 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] S.Tanaka, S.Mukamel: "X-Ray Four-Wave-Mixing in Molecules"Journal of Chemical Physics. 116,5. 1877-1891 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] S.Tanaka, S.Mukamel: "Coherent X-Ray Raman Spectroscopy : A Nonlinear Probe for Electronic Excitation"Physical Review Letters. 89,4. 43001 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] S.Tanaka, S.Mukamel: "Time-Resolved X-Ray Coherent Spectroscopy"Physical Review A. (in press).

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] K.Noba: "Dynamic Localization of Two Electrons in a One-Dimensional Lattice System Driven by an Oscillating Electric Field"Physical Review B. (in press).

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書

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公開日: 2002-04-01   更新日: 2018-03-28  

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