| 研究課題/領域番号 |
19K14630
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分13020:半導体、光物性および原子物理関連
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
秦 徳郎 東京工業大学, 理学院, 助教 (30825005)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2022年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2021年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2020年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2019年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
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| キーワード | 量子ホール効果 / 分数量子ホール効果 / 量子アンチドット / 整数量子ホール効果 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
極めてクリーンな二次元電子系に強磁場を印加すると、分数電荷を準粒子に持つ分数量子ホール効果が現れる。その大きな特徴は、準粒子がエニオン統計で記述されることである。その中でも、非可換な統計性を持つ準粒子を操作することで、従来の量子コンピュータとは異なる仕組みを持つトポロジカル量子コンピュータの実現が近年期待されている。
本研究はその実現に向けた礎を築く実験を行う。具体的には、分数電荷準粒子が閉じ込められた量子アンチドットを二つ実現する。そして、アンチドット間における分数電荷準粒子のコヒーレントな輸送を、電流ゆらぎ測定や粒子数検出などといった技術を用いて実証する。
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| 研究成果の概要 |
本課題では、二つの量子アンチドットを用いて分数準粒子をコヒーレント操作することを目標とした実験的研究を3つ行った。一つ目は、量子アンチドットを介したトンネリングに伴う微小電流の測定技術の確立である。二つ目は、整数量子ホール系における、変調可能なトンネル結合をもつ二重量子アンチドットの作製である。三つ目は、分数量子ホール系における単一の量子アンチドットの形成である。一つ目および二つ目の実験は、国内外での学会で発表をし、また論文として報告をした。一方、三つ目の実験は学会発表を行い、現在、論文執筆中である。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
分数量子ホール系における準粒子はエニオンと呼ばれ、フェルミオン統計やボゾン統計にも従わない。2つのエニオンの交換操作(ブレーディング)を利用することで、トポロジカル量子コンピュータへの応用が期待されている。理論的に、複数の量子アンチドットを利用した交換操作が提案されているが、その実験的な確立はなされていない。本課題では、変調可能なトンネル結合を有する二重量子アンチドットの作製に成功し、さらに分数量子ホール系での単一の量子アンチドットの形成にも成功した。本成果は、分数量子ホール系でのエニオン交換操作に向けた第一歩となるもので学術的意義が高い。
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