| 研究概要 |
本年度は,研究対象を金属量子ドットに広げ,超伝導量子ビットについて,多体効果によって量子デコヒーレンスが生じる様子を実験的に検証した.超伝導量子ドットを半導体2次元電子系上に作製し,マクロに区別が可能な電荷状態間がジョセフソン結合によって量子力学的にコヒーレントに結合されていることを,結合ギャップに相当するマイクロ波を照射してJQPピークに生じるサブピークを調べることで検証した.この時,2次元電子系はキャリアがいない状態に置いた.続いて2次元系にキャリアを導入して同じ実験を行い,コヒーレンスが大幅に抑制されていることを確認した.
量子ドット内多体効果によって,ドットの量子状態の充填順序は1電子エネルギーの順番から大きく変化する.側壁結合型量子ドットを使って,ゼロ電子状態を実現し,電子の個数を正確に測定し,同時に磁場応答を見ることで充填された状態の1電子アサインメントを行った.これにより,閉じこめポテンシャル形状を変化させることで,多体効果の現れ方に大きな変化が生じることが判明した.本年度はこれを使用して,電子数を変化させずに量子ドット内のスピン状態を変化させ,スピンをON/OFFすることに成功した.
GaAs/AIGaAs2次元正孔系を使ってアンチドット格子系を作製し,磁気抵抗AB型振動を測定することで,スピン軌道相互作用によって生じるベリー位相の存在を確認した.同時に,スピン軌道相互作用によるバンド分裂が干渉効果に及ぼす影響も検出した.2重障壁井戸中にInAs量子ドットを形成し,ピラー型に微細加工して垂直電気伝導を調べた. InAsドットに由来する多数の共鳴ピークを観測することができた.強磁場中の伝導を調べたところ,一部の共鳴ピークがスピンゼーマン効果で分裂することを確認した.これより,量子ドット中に局在スピンが形成されていることを確認し,さらにg因子の絶対値とその異方性を測定することができた.その結果,正孔系においても,電子系同様,量子閉じ込めによりスピン軌道相互作用の効果が弱められていることが明らかになった.
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