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2013 年度 研究成果報告書

単一光子―単一電子スピン結合系における量子状態転写の研究

研究課題

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研究課題/領域番号 21244046
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

大岩 顕  東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 講師 (10321902)

研究分担者 樽茶 清悟  東京大学, 大学院工学系研究科, 教授 (40302799)
連携研究者 平川 一彦  東京大学, 生産技術研究所, 教授 (10183097)
研究期間 (年度) 2009-04-01 – 2014-03-31
キーワード半導体 / 量子ドット / 量子情報技術 / 光子-スピン量子インターフェース / 回路量子電気力学
研究概要

本研究課題では、量子ネットワークの構築や長距離通信を可能にする量子中継器の実現に向け、単一光子と量子ドット中の単一電子スピン間の量子転写に取り組んだ。まず理論提案に従って設計した量子井戸基板を使い量子ドットを作製してg因子を評価し、量子状態転写の条件を満たす量子ドットが実現できたことを明らかにした。このドットにおいて二重量子ドットの共鳴ドット間遷移を使った光生成単一電子検出を達成し、単一光子検出の信頼性を大きく向上させた。さらに2電子スピンのパウリ則と組み合わせて、識別度90%以上で光生成単一電子スピンを検出することに成功した。これらの成果により量子状態転写に向けて大きく前進した。

  • 研究成果

    (21件)

すべて 2013 2012 2011 2010 2009 その他

すべて 雑誌論文 (9件) 学会発表 (11件) (うち招待講演 6件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Non-destructive Real-time Measurement of Charge and Spin Dynamics of Photo-electrons in a Double Quantum Dot2013

    • 著者名/発表者名
      T. Fujita, H. Kiyama, K. Morimoto, S. Teraoka, G. Allison, A. Ludwig, A. D. Wieck, A. Oiwa, and S. Tarucha
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Lett

      巻: 110 ページ: 266803

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.110.266803

  • [雑誌論文] Electrically tunable three-dimensional g-factor anisotropy in single InAs self-assembled quantum dots2013

    • 著者名/発表者名
      S. Takahashi, R. S. Deacon, A. Oiwa, K. Shibata, K. Hirakawa, and S. Tarucha
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 86 ページ: 161302(R)

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.86.161302

  • [雑誌論文] Controls of supercurrent in a self-assembled InAs quantum dot Josephson junction by electricaltuning of level overlaps2012

    • 著者名/発表者名
      Y. Kanai, R.S. Deacon, A. Oiwa, K. Yoshida, K. Shibata, K. Hirakawa and S. Tarucha
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Lett

      巻: 100 ページ: 202109

    • DOI

      10.1063/1.4719072

  • [雑誌論文] Electrically tuned g tensor in an InAs self-assembled quantum dot2011

    • 著者名/発表者名
      R. S. Deacon, Y. Kanai, S. Takahashi, A. Oiwa, K. Yoshida, K. Shibata, K. Hirakawa, Y. Tokura, and S. Tarucha
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 84 ページ: 041302(R)

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.84.041302

  • [雑誌論文] Electrically tuned spin-orbit interaction in an InAs self-assembled quantum dot2011

    • 著者名/発表者名
      Y. Kanai, RS. Deacon, S. Takahashi, A. Oiwa, K. Yoshida, K. Shibata, K. Hirakawa, Y. Tokura, and S. Tarucha
    • 雑誌名

      Nature nanotech

      巻: 6 ページ: 511

    • DOI

      10.1038/nnano.2011.103

  • [雑誌論文] Single-Shot Detection of Electrons Generated by Individual Photons in a Tunable Lateral Quantum Dot2011

    • 著者名/発表者名
      A. Pioda, E. Totoki, H. Kiyama, T. Fujita, G. Allison, T. Asayama, A. Oiwa, and S. Tarucha
    • 雑誌名

      Phys. Rev.Lett

      巻: 106 ページ: 146804

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.106.146804

  • [雑誌論文] A superconducting resonator designed for coupling to spin based qubits in quantum dots2010

    • 著者名/発表者名
      G. Allison, A. Oiwa, S. Kumar, D. P. DiVincenzo, M. Ketchen, K. Hirakawa, H. Takayanagi, S. Tarucha
    • 雑誌名

      J. of Phys .: Conf. Ser

      巻: 245 ページ: 12024

    • DOI

      10.1088/1742-6596/245/1/012024

  • [雑誌論文] Electrical control of Kondo effect and superconducting transport in a side-gated InAs quantum dot Josephson junction2010

    • 著者名/発表者名
      Y. Kanai, R. S. Deacon, A. Oiwa, K. Yoshida, K. Shibata, K. Hirakawa, S. Tarucha
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 82 ページ: 054512

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.82.054512

  • [雑誌論文] Large Anisotropy of the Spin-Orbit Interaction in a Single InAs Self-Assembled Quantum Dot2010

    • 著者名/発表者名
      S Takahashi, R. S. Deacon, K. Yoshida, A. Oiwa, K. Shibata, K. Hirakawa, Y. Tokura, and S. Tarucha
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Lett

      巻: 104 ページ: 246801

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.104.246801

  • [学会発表] Real-time spin detection of single photo-electrons with a double quantum dot in a g-factorengineered quantum well2013

    • 著者名/発表者名
      T. Fujita, K. Morimoto, S. Teraoka, G. Allison, A.Ludwig, A. D. Wieck, A. Oiwa and S. Tarucha
    • 学会等名
      16th International Conference on Modulated Semiconductor Structures SS16)
    • 発表場所
      Wroclaw, Poland
    • 年月日
      20130701-05
    • 招待講演
  • [学会発表]2013

    • 著者名/発表者名
      A. Oiwa, Y. Kanai, R. S. Deacon, S. Takahashi, K.Yoshida, K. Shibata, K. Hirakawa, and S. Tarucha
    • 学会等名
      The 7th International Conference on Quantum Dots (QD2012)
    • 発表場所
      Santa Fe, USA
    • 年月日
      20130513-18
    • 招待講演
  • [学会発表] Interplay between proximity effect and Kondo effect in InAs self-assembled quantum dot Josephsonjunctions2012

    • 著者名/発表者名
      A. Oiwa, Y. Kanai, R. S. Deacon , K. Yoshida, K.Shibata, K. Hirakawa, and S. Tarucha
    • 学会等名
      The Science of Nanostructures : New Frontiers in the Physics of Quantum Dots (QD2012)
    • 発表場所
      Chernogolovka, Russia
    • 年月日
      20120910-14
    • 招待講演
  • [学会発表] Electrically tunable spin-orbit interaction in self-assembled InAs quantum dots2012

    • 著者名/発表者名
      A.Oiwa, Y. Kanai, R. S. Deacon, S. Takahashi, K.Yoshida, K. Shibata, K. Hirakawa, and S. Tarucha
    • 学会等名
      The 31st International Conference on the Physics of Semiconductors (ICPS2012)
    • 発表場所
      Zurich, Switzerland
    • 年月日
      20120729-0803
    • 招待講演
  • [学会発表] g-Factor Evaluation and Single Photon Response of a Single and Double Quantum Dot in a g-Factor Engineered GaAs/AlGaAs Quantum Well2012

    • 著者名/発表者名
      K. Morimoto, T. Fujita, S. Teraoka, G. Allison, H.Kiyama, A. Oiwa, S. Haffouz, D. G. Austing, and S. Tarucha
    • 学会等名
      The 31st International Conference on the Physics ofSemiconductors (ICPS2012)
    • 発表場所
      Zurich, Switzerland
    • 年月日
      20120729-0803
    • 招待講演
  • [学会発表] 量子ドットにおける単一光子から単一電子スピンへの変換 Conversion from single photons to single electron spins in quantum dots2012

    • 著者名/発表者名
      大岩 顕
    • 学会等名
      日本物理学会第67回年会
    • 発表場所
      大阪, 日本
    • 年月日
      20120324-27
    • 招待講演
  • [学会発表] Electrically Tuned Spin Effects in a Self-assembled InAs Quantum Dot: Spin-orbit Effect, g-factor and Kondo Effect2011

    • 著者名/発表者名
      A. Oiwa
    • 学会等名
      BIT's 1st Annual World Congress of Nano S&T
    • 発表場所
      Dalian China
    • 年月日
      20111023-26
  • [学会発表] Electrical Control of Anisotropic Spin-orbit Interaction in InAs Self-assembled Quantum Dots: Part 1 & Part22011

    • 著者名/発表者名
      A. Oiwa, R. S. Deacon, S. Takahashi, Y. Kanai, K. Yoshida, K. Shibata, K. Hirakawa, Y.Tokura and S. Tarucha
    • 学会等名
      Progress In Electromagnetics Research Symposium (PIERS2011)
    • 発表場所
      Suzhou China
    • 年月日
      20110912-16
  • [学会発表] Electrical tuning of g-tensor in self-assembled uncapped InAs quantum dots2011

    • 著者名/発表者名
      A. Oiwa, R. S. Deacon, Y. Kanai, S. Takahashi, K. Yoshida, K.Shibata, K. Hirakawa, and S. Tarucha
    • 学会等名
      17th International Conference on Electron Dynamics in Semiconductors, Optoelectronics and Nanostructures (EDISON17)
    • 発表場所
      Santa Barbara USA
    • 年月日
      20110825-29
  • [学会発表] Quantum information conversion from single photons to single electron spin in quantum dots2010

    • 著者名/発表者名
      A. Oiwa, S. Tarucha
    • 学会等名
      International Symposium on Quantum Nanostructures and Spin-related Phenomena QNSP
    • 発表場所
      Tokyo Japan
    • 年月日
      2010-03-11
  • [学会発表] Detection of optically injected single electron charge and spin in a quantum dot using a quantum point contact2009

    • 著者名/発表者名
      H. Kiyama, T. Fujita, G. Allison, T. Asayama, A. Pioda, A. Oiwa, and S. Tarucha
    • 学会等名
      The 18th Electronic Properties of Two-Dimensional Systems (EP2DS18)
    • 発表場所
      Kobe Japan
    • 年月日
      2009-07-23
  • [備考]

    • URL

      http://www.meso.t.u-tokyo.ac.jp/

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公開日: 2015-07-16  

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