量子電子光学実験による多体電子相関の解明

• 研究課題/領域番号: 26247050
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 物性Ⅰ
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 山本 倫久 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 講師 (00376493)
• 研究分担者: 樽茶 清悟 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40302799)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 38,610千円 (直接経費: 29,700千円、間接経費: 8,910千円); 2016年度: 7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円); 2015年度: 15,080千円 (直接経費: 11,600千円、間接経費: 3,480千円); 2014年度: 16,510千円 (直接経費: 12,700千円、間接経費: 3,810千円)
• キーワード: 量子相関 / 量子ドット / 近藤効果 / 量子情報

研究成果の概要

伝搬する電子の量子状態を制御する量子電子光学実験を用いて単一電子単位での電子相関の検証・制御を行った。まず、干渉計に埋め込んだ量子ドットに局在スピンを閉じ込め、単一スピンの近藤効果（周囲の電子がスピンを遮蔽する効果）の微視的な性質と空間的な広がりを明らかにした。また、空乏化した経路中でスピンを保存したまま伝搬する電子を制御する技術に加え、経路中で量子力学に相関した電子対を空間的に分離する技術（非局所量子もつれの生成技術）を開発した。

研究成果

• [国際共同研究] フランス国立科学研究所NEEL(フランス)
• [国際共同研究] Ruhr大学Bochum校/Ludwig-Maximilians大学(ドイツ)
• [国際共同研究] フランス国立科学研究所NEEL(フランス)
• [国際共同研究] Ruhr大学Bochum校/Ludwig-Maximilians大学(ドイツ)
• [国際共同研究] フランス国立科学研究所Neel(フランス)
• [国際共同研究] Ben Gurion大学(イスラエル)
• [国際共同研究] Ruhr大学Bochum校/Ludwig-Maximilians大学(ドイツ)
• [雑誌論文] Classical information transfer between distant quantum dots using individual electrons in fast moving quantum dots (2017)
  • 著者名/発表者名: S. Hermelin, B. Bertrand, S. Takada, M. Yamamoto, S. Tarucha, A. Ludwig, A. D. Wieck, C. Bauerle, T. Meunier
  • 雑誌名: Physica Status Solidi(b) 巻: 254 号: 3 ページ: 1600673-1600673
  • DOI: 10.1002/pssb.201600673
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Low temperature behavior of the transmission phase shift across a Kondo correlated quantum dot (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Takada, M. Yamamoto, C. Bauerle, K. Watanabe, A. Ludwig, A. D. Wieck and S. Tarucha
  • 雑誌名: Physical Review B (Rapid Communication) 巻: 94 号: 8 ページ: 0813031-5
  • DOI: 10.1103/physrevb.94.081303
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Fast spin information transfer between distant quantum dots using individual electrons (2016)
  • 著者名/発表者名: B. Bertrand, S. Hermelin, S. Takada, M. Yamamoto, S. Tarucha, A. Ludwig, A. D. Wieck, C. Bauerle and T. Meunier
  • 雑誌名: Nature Nanotechnology 巻: 11 号: 8 ページ: 672-676
  • DOI: 10.1038/nnano.2016.82
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Injection of a single electron from static to moving quantum dots (2016)
  • 著者名/発表者名: Benoit Bertrand, Sylvain Hermelin, Pierre-Andre Mortemousque, Shintaro Takada, Michihisa Yamamoto, Seigo Tarucha, Arne Ludwig, Andreas D Wieck, Christopher Bauerle and Tristan Meunier
  • 雑誌名: Nanotechnology 巻: 27 号: 21 ページ: 2040011-5
  • DOI: 10.1088/0957-4484/27/21/214001
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Quantum manipulation of two-electron spin states in isolated double quantum dots (2015)
  • 著者名/発表者名: B. Bertrand, H. Flentje, S. Takada, M. Yamamoto, S. Tarucha, A. Ludwig, A.D. Wieck, C. Bauerle, and T. Meunier
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 巻: 115 号: 9 ページ: 0968011-5
  • DOI: 10.1103/physrevlett.115.096801
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Measurement of the transmission phase of an electron in a quantum two-path interferometer (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Takada, M. Yamamoto, C. Bauerle, K. Watanabe, A. Ludwig, A.D. Wieck, and S. Tarucha
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 巻: 107 号: 6 ページ: 0631011-5
  • DOI: 10.1063/1.4928035
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Band Shift, Band Filling and Electron Localization in a Quantum Wire Detected by Tunneling between Parallel Quantum Wires (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Yamamoto, Y. Tokura, Y. Hirayama and S. Tarucha
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn 巻: 84 号: 3 ページ: 0337101-4
  • DOI: 10.7566/jpsj.84.033710
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Aharonov-Bohm interferometry with a tunnel-coupled wire (2014)
  • 著者名/発表者名: A. Aharony, S. Takada, O. Entin-Wohlman, M. Yamamoto, S. Tarucha
  • 雑誌名: NEW JOURNAL OF PHYSICS 巻: 16 号: 8 ページ: 0830151-19
  • DOI: 10.1088/1367-2630/16/8/083015
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Transmission Phase in the Kondo Regime Revealed in a Two-Path Interferometer (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Takada, C. Bauerle, M. Yamamoto, K. Watanabe, S. Hermelin, T. Meunier, A. Alex, A. Weichselbaum, J. von Delft, A. Ludwig, A. D. Wieck, and S. Tarucha
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 113 号: 12 ページ: 1266011-5
  • DOI: 10.1103/physrevlett.113.126601
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [学会発表] Coherent electron transport driven by surface acoustic wave (2017)
  • 著者名/発表者名: R. Ito, S. Takada, M. Yamamoto, C. Bauerle, A. Ludwig, A. D. Wieck and S. Tarucha
  • 学会等名: 22nd International Conference on Electronic Properties of Two-Dimensional Systems
  • 発表場所: Penn State University, Pennsylvania, USA
  • 年月日: 2017-07-31
  • 国際学会
• [学会発表] Modifications to Kondo effect by distant quantum point contacts (2016)
  • 著者名/発表者名: J. C. H. Chen, M. Yamamoto, A. Ludwig, A. D. Wieck and S. Tarucha
  • 学会等名: 第６回半導体量子効果と量子情報の夏期研修会
  • 発表場所: ホテルサンバレー那須, 那須, 栃木県
  • 年月日: 2016-09-22
• [学会発表] Interference of singe electrons in depleted channels driven by surface acoustic waves (2016)
  • 著者名/発表者名: R. Ito, S. Takada, M. Yamamoto, C. Bauerle, A. D. Wieck and S. Tarucha
  • 学会等名: 第６回半導体量子効果と量子情報の夏期研修会
  • 発表場所: ホテルサンバレー那須, 那須, 栃木県
  • 年月日: 2016-09-22
• [学会発表] 表面弾性波に誘導された単一電子の二経路間量子振動 (2016)
  • 著者名/発表者名: 伊藤諒，高田真太郎，山本倫久，C. Bauerle，A. D. Wieck，樽茶清悟
  • 学会等名: 日本物理学会第71回年次大会
  • 発表場所: 東北学院大学（泉キャンパス）, 宮城県仙台市
  • 年月日: 2016-03-22
• [学会発表] Manipulation of single flying electrons for quantum electron optics (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Yamamoto and S. Tarucha
  • 学会等名: International Symposium on Dynamics in Artificial Quantum Systems
  • 発表場所: 東京大学生産研究所, 東京都目黒区
  • 年月日: 2016-01-13
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 量子ドットにおける近藤位相の検出 (2015)
  • 著者名/発表者名: 樽茶清悟
  • 学会等名: 日本物理学会2015年秋季大会
  • 発表場所: 関西大学, 大阪府吹田市
  • 年月日: 2015-09-16
  • 招待講演
• [学会発表] Splitting electron pairs into separate depleted channels using a surface acoustic waves (2015)
  • 著者名/発表者名: R. Ito, S. Takada, M. Yamamoto, C. Bauerle，A. D. Wieck，and S. Tarucha
  • 学会等名: 第5回 半導体量子効果と量子情報の夏期研修会
  • 発表場所: サンバレー那須, 栃木県那須郡那須町
  • 年月日: 2015-09-10
• [学会発表] Electron pair splitting into separate depleted channels using a surface acoustic wave (2015)
  • 著者名/発表者名: R. Ito, S. Takada, M. Yamamoto, C. Bauerle, A. D.Wieck and S. Tarucha
  • 学会等名: 21st International Conference on Electronic Properties of Two-Dimensional Systems (EP2DS-21)
  • 発表場所: 仙台国際センター, 宮城県仙台市
  • 年月日: 2015-07-27
  • 国際学会
• [学会発表] 表面弾性波を用いた飛行量子ドットにおける電子対分離 (2015)
  • 著者名/発表者名: 伊藤諒，高田真太郎，山本倫久，Christopher Bauerle，Andreas D. Wieck，樽茶清悟
  • 学会等名: 日本物理学会第70回年次大会
  • 発表場所: 早稲田大学、東京都新宿区
  • 年月日: 2015-03-21
• [学会発表] 半導体量子電子光学実験の進展 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山本倫久
  • 学会等名: 日本学術振興会，先端ナノデバイス･材料テクノロジー第151委員会 研究会「量子ハイブリッドシステム」
  • 発表場所: 東京大学、東京都文京区
  • 年月日: 2015-01-23
  • 招待講演
• [学会発表] Transmission phase in the Kondo regime revealed in a two-path interferometer (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Takada, C. Bäuerle, M. Yamamoto, K. Watanabe, S. Hermelin, T. Meunier, A. Alex, A. Weichselbaum, J. von Delft, A. D. Wieck, S. Tarucha
  • 学会等名: 27th International Conference on Low Temperature Physics (LT27)
  • 発表場所: Buenos Aires, Argentina
  • 年月日: 2014-08-12
  • 国際学会
• [学会発表] Transmission Phase through a Quantum Dot Near Crossover from Single-Level to Multi-Level Transport (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Takada, *M. Yamamoto（発表者）, C. Bäuerle, A. D. Wieck, and S. Tarucha
  • 学会等名: 32nd International Conference on the Physics of Semiconductors
  • 発表場所: Austing, Texas, USA
  • 年月日: 2014-08-11
  • 国際学会
• [備考] Researchmap
  • URL: http://researchmap.jp/michi_yamamoto/
• [備考] 研究室ホームページ
  • URL: http://www.meso.t.u-tokyo.ac.jp/
• [備考] 研究室ホームページ
  • URL: http://www.meso.t.u-tokyo.ac.jp