半導体量子ドットにおける単一電子スピン状態のトモグラフィ測定と任意光制御

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21244044
• 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: 東北大学
• 研究代表者: 小坂 英男 東北大学, 電気通信研究所, 准教授 (20361199)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• キーワード: スピントロニクス / 量子エレクトロニクス / 光物性 / 量子井戸 / 量子ドット

研究概要

光共振器中に埋め込まれたGaAs/AlGaAs単一量子ドットの中性励起子および荷電励起子の光励起発光スペクトルの磁場依存性測定から、電子と正孔のg因子を同定し、電子スピン状態の光書き込み、光制御、光トモグラフィ測定に不可欠なV型三準位構造が実現できることを明らかにした。また、量子井戸においても光書き込みおよび光読み出しの過程が量子的なものであることを示した。さらに、光感受率の虚部を利用した従来のトモグラフィックカー回転に加え、実部を利用したトモグラフィックカー楕円率と呼ぶ新たな手法でスピンコヒーレンスの測定が可能であることを示し、コヒーレントカー効果の一般的概念を構築した。

研究成果

• [雑誌論文] Coherent spin preparation, manipulation and read-out with light and microwaves in a quantum well and dot (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Kosaka, H. Shigyou, T. Inagaki, Y. Mitsumori, K. Edamatsu, T. Kutsuwa, M. Kuwahara, K. Ono, Y. Rikitake, N. Yokoshi, H. Imamura
  • 雑誌名: J. Phys 巻: 245
  • DOI: DOI:10.1088/1742-6596/245/1/012001
  • 査読あり
• [雑誌論文] Measurement of Electron Spin States in a Semiconductor Quantum Well Using Tomographic Kerr Rotation (2010)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Inagaki, Hideo Kosaka, Yoshiaki Rikitake, Hiroshi Imamura, Yasuyoshi Mitsumori, and Keiichi Edamatsu
  • 雑誌名: Jap. J. Appl. Phys 巻: 49
  • DOI: DOI:10.1143/JJAP.49.04DJ09
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photon-to-Electron Quantum Information Transfer (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Kosaka
  • 雑誌名: J. Appl. Phys
  • DOI: DOI:10.1117/12.872710
  • 査読あり
• [雑誌論文] Single charge detection of an electron created by a photon in a g-factor engineered quantum dot (2010)
  • 著者名/発表者名: Makoto Kuwahara, Takeshi Kutsuwa, Keiji Ono and Hideo Kosaka
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett 巻: 96
  • DOI: DOI:10.1063/1.3407513
  • 査読あり
• [学会発表] III-V族自己形成型半導体量子ドットにおけるスペクトル分解フォトンエコー (2011)
  • 著者名/発表者名: 三森康義,朝倉健太,小坂英男,枝松圭一,赤羽浩一,山本直克,佐々木雅英,大谷直毅
  • 学会等名: 25pHB-10 2615、日本物理学会2011年春季大会(第66回年次大会)
  • 発表場所: 新潟大学
  • 年月日: 20110325-28
• [学会発表] III-V族自己形成型半導体量子ドットの励起子ラビ振動における局所電場効果II (2011)
  • 著者名/発表者名: 朝倉健太,三森康義,小坂英男,枝松圭一,赤羽浩一,山本直克,佐々木雅英,大谷直毅
  • 学会等名: 25pPSA-54 2100、日本物理学会2011年春季大会(第66回年次大会)
  • 発表場所: 新潟大学
  • 年月日: 20110325-28
• [学会発表] ダイヤモンド中の単一NV中心による室温でのベル測定の実験研究 (2011)
  • 著者名/発表者名: 水落憲和,加藤宙光,山崎聡,F. Jelezko,J. Wrachtrup,力武克彰,小坂英男
  • 学会等名: 25pRB-11、日本物理学会2011年春季大会(第66回年次大会)
  • 発表場所: 新潟大学
  • 年月日: 20110325-28
• [学会発表] ダイヤモンド中の単一NV中心への光量子状態転写の理論 (2011)
  • 著者名/発表者名: 力武克彰,水落憲和,小坂英男
  • 学会等名: 25pRB-12、日本物理学会2011年春季大会(第66回年次大会)
  • 発表場所: 新潟大学
  • 年月日: 20110325-28
• [学会発表] 半導体中の電子スピンへの光量子状態転写のプロセストモグラフィ測定実験 (2011)
  • 著者名/発表者名: 稲垣卓弘,小坂英男,三森康義,枝松圭一,力武克彰
  • 学会等名: 25pRB-13、日本物理学会2011年春季大会(第66回年次大会)
  • 発表場所: 新潟大学
  • 年月日: 20110325-28
• [学会発表] CuCl微小共振器中における励起子分子-光子結合状態 (2011)
  • 著者名/発表者名: 松浦心平,三森康義,小坂英男,枝松圭一,宮崎健一,金大貴,中山正昭,大畠悟郎,岡寿樹,安食博志,石原一
  • 学会等名: 26aHA-10、日本物理学会2011年春季大会(第66回年次大会)
  • 発表場所: 新潟大学
  • 年月日: 20110325-28
• [学会発表] Quantum interface between photons and electron spins in a semiconductor (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Kosaka
  • 学会等名: Advances in Photonics of Quantum Computing, Memory, and Communication (a part of SPIE-OPTO)" (Invited talk)
  • 発表場所: San Francisco, USA
  • 年月日: 2011-01-27
• [学会発表] QUANTUM MEDIA CONVERSION BETWEEN PHOTONS AND ELECTRONS IN SOLIDS FOR QUANTUM REPEATERS (Invited talk) (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Kosaka
  • 学会等名: Updating Quantum Cryptography and Communications (UQCC)
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 20101018-20
• [学会発表] 共振器中量子ドット間への量子もつれ配信手法の提案 (2010)
  • 著者名/発表者名: 余越伸彦,今村裕志,小坂英男
  • 学会等名: 23pPSB-63、日本物理学会2010年秋季大会
  • 発表場所: 大阪府立大学 中百舌鳥キャンパス
  • 年月日: 20100923-26
• [学会発表] III-V族自己形成型半導体量子ドットの励起子ラビ振動における局所電場効果 (2010)
  • 著者名/発表者名: 朝倉健太,三森康義,小坂英男,枝松圭一,赤羽浩一,山本直克,佐々木雅英,大谷直毅
  • 学会等名: 23pRE-8、日本物理学会2010年秋季大会
  • 発表場所: 大阪府立大学 中百舌鳥キャンパス
  • 年月日: 20100923-26
• [学会発表] 四光波混合法によるCuCl微小共振器中の励起子分子の観測 (2010)
  • 著者名/発表者名: 松浦心平,三森康義,小坂英男,枝松圭一,宮崎健一,大畠悟郎,金大貴,中山正昭,岡寿樹,安食博志,石原一
  • 学会等名: 25pPSB-17、日本物理学会2010年秋季大会
  • 発表場所: 大阪府立大学 中百舌鳥キャンパス
  • 年月日: 20100923-26
• [学会発表] 群速度整合PPKTPを用いた多光子生成II (2010)
  • 著者名/発表者名: 藪野正裕,清水亮介,三森康義,小坂英男,枝松圭一
  • 学会等名: 25pRF-7、日本物理学会2010年秋季大会
  • 発表場所: 大阪府立大学 中百舌鳥キャンパス
  • 年月日: 20100923-26
• [学会発表] 偏光qubitにおけるSmolin状態の生成 (2010)
  • 著者名/発表者名: 金田文寛,清水亮介,三森康義,小坂英男,枝松圭一
  • 学会等名: 25pRF-9、日本物理学会2010年秋季大会
  • 発表場所: 大阪府立大学 中百舌鳥キャンパス
  • 年月日: 20100923-26
• [学会発表] Quantum media conversion from a photon to an electron spin" (Invited talk) (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Kosaka H. Shigyou, T. Inagaki, Y. Mitsumori, K. Edamatsu, T. Kutsuwa, M. Kuwahara, K. Ono,Y. Rikitake, N. Yokoshi, H. Imamura
  • 学会等名: International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM 2010), University of Tokyo
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 20100922-24
• [学会発表] Full-dimensional analysis of coherent spin dynamics in a semiconductor" (Poster) (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Inagaki, H. Kosaka, Y. Rikitake, H. Imamura, Y. Mitsumori and K. Edamatsu
  • 学会等名: International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM 2010), University of Tokyo
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 20100922-24
• [学会発表] Photon to electron quantum information transfer" (Invited talk) (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Kosaka
  • 学会等名: The 30th International Conference on the Physics of Semiconductors (ICPS30)
  • 発表場所: Seoul, Korea
  • 年月日: 20100725-30
• [学会発表] Excitonic Rabi oscillations in semiconductor quantum dots observed by photon echo spectroscopy" (poster) (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Asakura, Y. Mitsumori, H. Kosaka, K. Edamatsu, K. Akahane, N. Yamamoto, M. Sasaki, N. Ohtani
  • 学会等名: The 30th International Conference on the Physics of Semiconductors (ICPS30)
  • 発表場所: Seoul, Korea
  • 年月日: 20100725-30
• [学会発表] Spin coherent read, write, manipulation of electrons with light in solids"(Poster) (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Kosaka, H. Shigyou, T. Inagaki, Y. Mitsumori, K. Edamatsu, T. Kutsuwa, M. Kuwahara, K. Ono, Y. Rikitake, N. Yokoshi, H. Imamura
  • 学会等名: The 10th International Conference on Quantum Communication, Measurement and Computing (QCMC2010)
  • 発表場所: University of Queensland, Brisbane, Queensland, Australia
  • 年月日: 20100719-23
• [学会発表] Nonclassical interference between a heralded pure single photon state and a weak coherent state"(poster) (2010)
  • 著者名/発表者名: Ruibo Jin, Jun Zhang, Ryosuke Shimizu, Nobuyuki Matsuda, Yasuyoshi Mitsumori, Hideo Kosaka and Keiichi Edamatsu
  • 学会等名: The 10th International Conference on Quantum Communication, Measurement and Computing (QCMC 2010)
  • 発表場所: University of Queensland, Brisbane, Queensland, Australia
  • 年月日: 20100719-23
• [学会発表] Frequency entanglement of photons generated by two-period quasi-phase matched parametric down-conversion"(poster) (2010)
  • 著者名/発表者名: Fumihiro Kaneda, Hirofumi Suzuki, Ryosuke Shimizu, Yasuyoshi Mitsumori, Hideo Kosaka, and Keiichi Edamatsu
  • 学会等名: The 10th International Conference on Quantum Communication, Measurement and Computing (QCMC 2010)
  • 発表場所: University of Queensland, Brisbane, Queensland, Australia
  • 年月日: 20100719-23
• [学会発表] High-flux photon pair source for multi-photon interference (2010)
  • 著者名/発表者名: Masahiro Yabuno, Ryosuke Shimizu, Yasuyoshi Mitsumori, Hideo Kosaka, Keiichi Edamatsu
  • 学会等名: The 10th International Conference on Quantum Communication, Measurement and Computing (QCMC 2010)
  • 発表場所: University of Queensland, Brisbane, Queensland, Australia
  • 年月日: 20100719-23
• [学会発表] Excitonic Rabi oscillations in semiconductor quantum dots observed by photon echo" (poster) (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Asakura, Y. Mitsumori, H. Kosaka, K. Edamatsu, K. Akahane, N. Yamamoto, M. Sasaki, N. Ohtani
  • 学会等名: The 9th International Conference on Excitonic and Photonic Processes in Condensed and Nano Materials (EXICON 2010)
  • 発表場所: University of Queensland, Brisbane, Queensland, Australia
  • 年月日: 20100711-16
• [学会発表] Quantum Information Exchange between Photons and Electrons in Solids" (Invited talk) (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Kosaka, H. Shigyou, T. Inagaki, Y. Mitsumori, K. Edamatsu, Y. Rikitake, H. Imamura
  • 学会等名: International conference on Core Research and Engineering Science of Advanced Materials
  • 発表場所: Osaka university convention center, Japan
  • 年月日: 20100530-0604
• [学会発表] Coherent spin preparation, manipulation and read-out with light and microwaves in a quantum well and dot"(Oral) (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Kosaka, H. Shigyou, T. Inagaki, Y. Mitsumori, K. Edamatsu, T. Kutsuwa, M. Kuwahara, K. Ono, Y. Rikitake, N. Yokoshi, H. Imamura
  • 学会等名: Quantum Dot (QD 2010), East Midlands Conference Centre
  • 発表場所: Nottingham, UK
  • 年月日: 20100426-30
• [学会発表] Quantum information exchange between photons and electrons in solids" (Invited talk) (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Kosaka, H. Shigyou, T. Inagaki, Y. Rikitake, Y. Mitsumori, K. Edamatsu, T. Kutsuwa, M. Kuwahara, Keiji Ono, N. Yokoshi, H. Imamura
  • 学会等名: International Symposium on Physics of Quantum Technology (ISPQT), Hitotsubashi Memorial Hall
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 20100406-09
• [学会発表] Spin state tomography of electrons in full Bloch bases (2010)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Inagaki, Hideo Kosaka, Yoshiaki Rikitake, Hiroshi Imamura, Yasuyoshi Mitsumori, and Keiichi Edamatsu (Poster)
  • 学会等名: International Symposium on Physics of Quantum Technology (ISPQT), Hitotsubashi Memorial Hall
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 20100406-09
• [学会発表] Generation and Characterization of Bound Entanglement in Optical Qubits (2010)
  • 著者名/発表者名: Fumihiro Kaneda, Ryosuke Shimizu, Yasuyoshi Mitsumori, Hideo Kosaka, and Keiichi Edamatsu
  • 学会等名: The 2nd International Conference on Quantum Information and Technology (ICQIT 2010)
  • 年月日: 2010-10-21
• [学会発表] Excitonic Rabi oscillations in self-assembled semiconductor quantum dots" (poster) (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Asakura, Y. Mitsumori, H. Kosaka, K. Edamatsu, K. Akahane, N. Yamamoto, M. Sasaki, N. Ohtani
  • 学会等名: The 3rd Student Organizing International Mini-Conference on Information Electronics Systems (SOIM 2010)
  • 発表場所: Sendai, Japan
  • 年月日: 2010-10-19
• [学会発表] Experimental demonstration of bound entanglement in optical qubits (2010)
  • 著者名/発表者名: Fumihiro Kaneda, Ryosuke Shimizu, Yasuyoshi Mitsumori, Hideo Kosaka, and Keiichi Edamatsu
  • 学会等名: The 3rd Student Organizing International Mini-Conference on Information Electronics Systems (SOIM 2010)
  • 発表場所: Sendai, Japan
  • 年月日: 2010-10-19
• [学会発表] Biexcitonic Effect in semiconductor Microcavities (2010)
  • 著者名/発表者名: Matsuura, Y. Mitsumori, H. Kosaka, K. Edamatsu, K. Miyazaki, D. Kim, M. Nakayama, G. Ohata, H. Oka, H. Ajiki, H. Ishihara
  • 学会等名: The 3rd Student Organizing International Mini-Conference on Information Electronics Systems (SOIM 2010)
  • 発表場所: Sendai, Japan
  • 年月日: 2010-10-19
• [学会発表] Optical Spin State Tomography of Electrons in Full Bloch Bases for Quantum Storage" (poster) (2010)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Inagaki, Hideo Kosaka, Yoshiaki Rikitake, Hiroshi Imamura, Yasuyoshi Mitsumori, and Keiichi Edamatsu
  • 学会等名: The 3rd International Conference on Updating Quantum Cryptography and Communications (UQCC 2010)
  • 発表場所: NII, Tokyo, Japan
  • 年月日: 2010-10-19
• [学会発表] Efficient generation of heralded pure single photons and their nonclassical interference"(poster) (2010)
  • 著者名/発表者名: Ruibo Jin, Jun Zhang, Ryosuke Shimizu, Nobuyuki Matsuda, Yasuyoshi Mitsumori, Hideo Kosaka and Keiichi Edamatsu
  • 学会等名: The 3rd International Conference on Updating Quantum Cryptography and Communications (UQCC 2010)
  • 発表場所: NII, Tokyo, Japan
  • 年月日: 2010-10-19
• [学会発表] DIRECT GENERATION OF FREQUENCY-UNCORRELATED PHOTONS FOR MULTI-PHOTON INTERFERENCE" (poster) (2010)
  • 著者名/発表者名: Masahiro Yabuno, Ryosuke Shimizu, Yasuyoshi Mitsumori, Hideo Kosaka, Keiichi Edamatsu
  • 学会等名: The 3rd International Conference on Updating Quantum Cryptography and Communications (UQCC2010)
  • 発表場所: NII, Tokyo, Japan
  • 年月日: 2010-10-19
• [学会発表] Advanced entangled photon sources (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Edamatsu, W. Ueno, R.-B. Jin, F. Kaneda, M. Yabuno, T. Kato,N. Matsuda, S.-Y. Baek, Y. Mitsumori, H. Kosaka, R. Shimizu
  • 学会等名: The 4th International Symposium on Information Electronics Systems
  • 発表場所: Sendai, Japan
  • 年月日: 2010-07-08
• [図書] 電子情報通信学会ハンドブック知識ベース (2011)
  • 著者名/発表者名: 小坂英男
  • 総ページ数: 2-7
  • 出版者: オーム社出版
• [図書] 量子ドットエレクトロニクスの最前線 (2011)
  • 著者名/発表者名: 小坂英男
  • 総ページ数: 353-365
  • 出版者: NTS出版、荒川安彦 監修
• [図書] フォトニックナノ構造の最近の進展 (2011)
  • 著者名/発表者名: 小坂英男
  • 総ページ数: 154-165
  • 出版者: CMC出版、野田進 監修
• [備考]
  • URL: http://www.quantum.riec.tohoku.ac.jp/index-j.html