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2017 年度 実績報告書

人工原子における光閉じ込めと光・電子の協奏ダイナミクス

研究課題

研究課題/領域番号 15K05396
研究機関日本大学

研究代表者

佐甲 徳栄  日本大学, 理工学部, 准教授 (60361565)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワード人工原子 / レーザー場 / 電子波束 / ドレスト状態 / 量子開放系 / 光物質相互作用
研究実績の概要

研究の最終年である平成29年度は,人工原子の光照射よって生成する「光‐電子ドレスト状態」の情報を人工原子外部に取り出すために,リード線によって外部電子浴と結合した複合人工原子系の物性を調べた.このような外部と接続した電子系は量子開放系(open quantum system)と呼ばれ,特殊な境界条件を必要とするため,その解を得るためには孤立系よりも複雑な計算方法が必要となる.本研究では,電子を注入するソース領域および,電子を取り出すドレイン領域を人工原子系と接続し,ソース‐ドレイン間電流を計算することによって,人工原子の波動関数の情報を外部に抽出するモデル系の構築および計算コードの開発を行った.信頼性の高い電流計算を行うために,時間依存シュレディンガー方程式を,数値的安定性が高く,かつ確率密度を高精度で保存するシンプレクティック積分法によって直接時間積分した.また,ドレイン領域に設置した複素ポテンシャルによって吸収される電子波束の確率密度から,ソース‐ドレイン間過渡電流の計算を行った.すなわち,光照射によって特異な電子状態を形成した人工原子内電子は,ソース領域から流入する電子と相互作用し,その一部は,人工原子の電子状態の情報を保持した「量子力学的電流」としてドレイン領域に流入し測定される.
開発した計算コードを用いてソース‐ドレイン間過渡電流を計算したところ,電流はソース‐ドレイン間電位差よりも,人工原子のエネルギー準位構造に鋭敏に依存して極大を形成することが示された.また,過渡電流は光電場の強度のみならず位相にも強い依存性を示すことから,本システムを光の位相計測に用いる可能性が示された.さらにまた,過渡電流の生成は,ソース領域から流入する電子と人工原子系のスピン状態にも依存することが示された.この結果は,本理論モデルが光スピンデバイスへの応用を持つ可能性を示唆している.

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 3件、 招待講演 3件)

  • [国際共同研究] Max-Planck-Institute for Astrophysics(Germany)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      Max-Planck-Institute for Astrophysics
  • [国際共同研究] University of Waterloo(Canada)

    • 国名
      カナダ
    • 外国機関名
      University of Waterloo
  • [雑誌論文] Field induced transient current in one-dimensional nanostructure2018

    • 著者名/発表者名
      Tokuei Sako, Hiroshi Ishida
    • 雑誌名

      Physica E

      巻: 101 ページ: 256 - 264

    • DOI

      10.1016/j.physe.2018.04.011

    • 査読あり
  • [学会発表] Near-field effect in optically controlling simple quantum systems2017

    • 著者名/発表者名
      Tokuei Sako
    • 学会等名
      Computational Chemistry Symposium in ICCMSE2017, Thessaloniki, Greece
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Radiation reaction in the coupled Maxwell-Schroedinger simulation2017

    • 著者名/発表者名
      Tokuei Sako
    • 学会等名
      EMN Summer Meeting 2017, Havana, Cuba
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] The coupled Maxwell-Schroedinger approach to photonics applications2017

    • 著者名/発表者名
      Tokuei Sako
    • 学会等名
      EMN Meeting on Photonics 2017, Budapest, Hungary
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2018-12-17  

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