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2022 年度 実績報告書

ノイズ分光による3次元スピン情報マッピング

研究課題

研究課題/領域番号 21K18861
研究機関北海道大学

研究代表者

足立 智  北海道大学, 工学研究院, 教授 (10221722)

研究分担者 小田島 聡  北海道大学, 電子科学研究所, 特任准教授 (20518451)
研究期間 (年度) 2021-07-09 – 2023-03-31
キーワード核スピンノイズ / 電子・核スピン結合系 / 量子メモリ
研究実績の概要

AlGaAsバルクの2次元TRKRマッピング:スピンノイズ分光の標準サンプルとして,研究例の少ないnドープAlGaAsバルク(Al=0.15,0.05, 0.00)を選択した.時間分解カー回転(TRKR)と全光核磁気共鳴(AONMR)分光を行い,電子・核スピン結合系ダイナミクスの基礎データを取得した.GaAsと比較して,電子g因子,核スピン形成時間,核スピン緩和時間などの大きな違いを検出した.観測された核スピン分極は核磁場として1.4 Tに達する(GaAsでは~0.1 T).nドープAlGaAsバルクでのスピン結合系ダイナミクスのパラメータは大きく異なるが,同じ形成モデル(基盤研究Bで開発した統一的な電子・核スピン結合系ダイナミクスモデル)で説明できることが判明した.Al密度異なる3つの試料を用いて,Al=0.0,すなわちGaAsへの物性値およびダイナミクスの収束性を検証した.これらの基礎データはスピンノイズ分光データと比較して,そのデータ検証に用いることができるとともに,熱平衡・非平衡状態の違いを考察した.
スピンノイズ分光系を既存のTRKR分光系に組み込んだ.長時間測定が必要なので,冷凍機型のクライオスタットを改良し,スピンノイズ測定を行った.磁場印加の有無での差を取ることで,2次元スピンノイズマッピングに成功したが,現有のリアルタイムスペアナでは同時観測帯域が狭く,帯域をシフトしての測定に長時間を要するとともに,完全に同時ではなくなるため,実用ツールとするには観測帯域の広いスペアナへの換装が必要であることが分かった.更に,もう1つの試料として選択した量子メモリの有力候補であるErドープYSO結晶について,メモリプロトコルの実証および,ホスト結晶の原子核スピンノイズがエルビウム電子のデコヒーレンスに与える影響を評価するなど成果を得て,多くの学会発表を行った.

  • 研究成果

    (17件)

すべて 2023 2022 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件)

  • [国際共同研究] 台湾国立陽明交通大学(その他の国・地域(台湾))

    • 国名
      その他の国・地域
    • 外国機関名
      台湾国立陽明交通大学
  • [雑誌論文] Creation of high-resolution atomic frequency comb and optimization of pulse sequence for high-efficiency quantum memory in 167Er:Y2SiO52022

    • 著者名/発表者名
      S. Yasui, M. Hiraishi, A. Ishizawa, H. Omi, T. Inaba, X. Xu, R. Kaji, S. Adachi, and T. Tawara
    • 雑誌名

      Optics Continuum

      巻: 1 ページ: 1896-1908

    • DOI

      10.1364/OPTCON.457429

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] (111)単一量子ドットにおける価電子帯混合の効果:発光の偏光状態と 正孔 g 因子の変化2023

    • 著者名/発表者名
      鍜治 怜奈, 陳ジュアン,足立 智
    • 学会等名
      第70回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] 通信波長帯Atomic Frequency Combによる Time bin qubitの量子メモリ実証2023

    • 著者名/発表者名
      安井 翔一郎, 日達 研一, 尾身 博雄, 稲葉 智宏, Xuejun Xu, 鍜治 怜奈, 眞田 治樹,足立 智, 俵 毅彦
    • 学会等名
      第70回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] ナノ構造半導体での超微細相互作用の相関時間の磁場依存性2023

    • 著者名/発表者名
      李 梓榕,山本 壮太,鍜治 怜奈,足立 智
    • 学会等名
      第70回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] 167Er3+:Y2SiO5におけるスピン状態保存の為の長コヒーレンス準位の探索2023

    • 著者名/発表者名
      松浦 求磨, 安井 翔一郎, 鍜治 怜奈, 俵 毅彦, 足立 智
    • 学会等名
      第58回応用物理学会北海道支部/第19回日本光学会北海道支部 合同学術講演会
  • [学会発表] 単一InAlAs量子ドットでの電子・核スピン相関時間の磁場依存性2023

    • 著者名/発表者名
      李 梓榕,山本 壮太,鍜治 怜奈,足立 智
    • 学会等名
      第58回応用物理学会北海道支部/第19回日本光学会北海道支部 合同学術講演会
  • [学会発表] 全光核磁気共鳴によるAlGaAsバルクでの核分極ダイナミクスの研究2023

    • 著者名/発表者名
      沈 安東,鍜治 怜奈,足立 智
    • 学会等名
      第58回応用物理学会北海道支部/第19回日本光学会北海道支部 合同学術講演会
  • [学会発表] Time-resolved measurements of electron-nuclear spin dynamics via anomalous Hanle effect in a single semiconductor quantum dot2022

    • 著者名/発表者名
      R. Kaji, S. Yamamoto, and S. Adachi
    • 学会等名
      The 2022 International Conference on Solid State Devices and Materials
    • 国際学会
  • [学会発表] Remarkable improvement of atomic-frequency-comb memory efficiency by comb transfer method in 167Er3+:Y2SiO5 under zero magnetic field2022

    • 著者名/発表者名
      S. Yasui, M. Hiraishi, A. Ishizawa, H. Omi, T. Inaba, X. Xu, R. Kaji, S. Adachi, T. Tawara
    • 学会等名
      Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO:2022)
    • 国際学会
  • [学会発表] 167Er:Y228SiO5結晶の作製と光学特性評価2022

    • 著者名/発表者名
      鈴木 拓真,松崎 善太郎,尾身 博雄,安井 翔一郎,Xuejun Xu,稲葉 智宏,足立 智,俵 毅彦
    • 学会等名
      第77回応用物理学会東北支部学術講演会
  • [学会発表] Comb Transfer 法による Atomic Frequency Comb 量子メモリの高効率化2022

    • 著者名/発表者名
      安井 翔一郎, 平石 真也, 石澤 淳, 尾身 博雄, 稲葉 智宏, Xuejun Xu, 鍜治 怜奈, 足立 智, 俵 毅彦
    • 学会等名
      第83回応用物理学会秋季学術講演会
    • 招待講演
  • [学会発表] 167Er3+:Y2SiO5における零磁場下での通信波長帯Atomic Frequency Comb時間多重量子メモリプロトコルの実証2022

    • 著者名/発表者名
      安井 翔一郎, 平石 真也, 石澤 淳, 尾身 博雄, 稲葉 智宏, Xuejun Xu, 鍜治 怜奈, 足立 智, 俵 毅彦
    • 学会等名
      第69回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] 167Er3+:Y2SiO5における Atomic Frequency Comb多重量子メモリプロトコルの実証2022

    • 著者名/発表者名
      安井 翔一郎, 平石 真也, 石澤 淳, 尾身 博雄, 稲葉 智宏, Xuejun Xu, 鍜治 怜奈, 足立 智, 俵 毅彦
    • 学会等名
      第57回応用物理学会北海道支部/第18回日本光学会北海道支部 合同学術講演会
  • [学会発表] 外部歪みによる単一量子ドット発光特性の変化2022

    • 著者名/発表者名
      野添 胡桃,鳥井 純平, 鍜治 怜奈, 小田島 聡, 足立 智
    • 学会等名
      第57回応用物理学会北海道支部/第18回日本光学会北海道支部 合同学術講演会
  • [学会発表] 時間分解カー回転分光で観るバルク AlGaAsでの大きな核磁場形成2022

    • 著者名/発表者名
      斎藤 圭吾, 沈 安東,安井 翔一郎,山本 壮太,鍜治 怜奈, 足立 智
    • 学会等名
      第57回応用物理学会北海道支部/第18回日本光学会北海道支部 合同学術講演会
  • [学会発表] n-GaAsバルクにおける全光核磁気共鳴信号の検出2022

    • 著者名/発表者名
      鍜治 怜奈, 山本 壮太, 足立 智
    • 学会等名
      第57回応用物理学会北海道支部/第18回日本光学会北海道支部 合同学術講演会

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公開日: 2023-12-25  

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