| 研究課題/領域番号 |
21H01016
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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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 | 大阪公立大学 (2022-2023)
大阪府立大学 (2021) |
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研究代表者 |
大畠 悟郎 大阪公立大学, 大学院理学研究科, 准教授 (10464653)
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| 研究分担者 |
溝口 幸司 大阪公立大学, 大学院理学研究科, 教授 (10202342)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 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 |
17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円)
2023年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2022年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2021年度: 13,780千円 (直接経費: 10,600千円、間接経費: 3,180千円)
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| キーワード | 量子もつれ / 密度行列 / 励起子分子 / 量子コヒーレンス / 非線形分光 / 量子ビート |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は，量子力学において本質的に重要な性質である「量子もつれ」に着目する．近年，進展の目覚ましい量子情報科学の観点のみならず，様々な現象において量子もつれの重要性が指摘されつつあるが，その測定手法はまだ未開拓であり，実験的な研究が進んでいない．そこで我々は独自に考案・開発した物質の密度行列を測定する分光手法である「密度行列分光法」を用いて，固体中の電子状態（特に励起子系）の量子もつれを定量化し，その物性とダイナミクスを実験的に究明する．量子もつれは電子などの量子同士の相互作用に深く関係した量であり，固体の様々な物性や量子現象の解明に大きく貢献することが期待できる．
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| 研究成果の概要 |
我々は，独自に開発した「密度行列分光法(DMS)」を用いて，半導体中の励起子・励起子分子系に関する量子もつれの物性とダイナミクスを研究し以下の成果を上げた．
(1)励起子分子に内在するスピン量子もつれのダイナミクス及び光子・励起子間に現れる偏光・スピン量子もつれについて初めて測定しこれに成功した．
(2)周波数領域・DMSを新たに開発し，これを用いて励起子分子に内在する”周波数の量子もつれ”の測定に初めて成功した．また，GaAs多重量子井戸における2励起子(重い正孔励起子/軽い正孔励起子)の重ね合わせ状態に関する密度行列とその時間変化を測定し，量子コヒーレンスとその緩和の様子を定量的に議論した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
量子情報技術で特に重要な量子力学特有の性質である，量子もつれや量子コヒーレンスは物質科学を始め様々な分野においても大変重要であるが，分光測定としてこれを明らかにする術がこれまで確立されてこなかった．今回，我々が独自に開発した密度行列分光法により，半導体中の励起子や励起子分子についてこれら量子もつれの物性やダイナミクスの測定が初めて可能となった．この手法は様々な物性測定に適用可能であり，今後の多方面の展開が期待できる．
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