2019 Fiscal Year Annual Research Report
Quantum control of non-thermal phonon states for high efficiency of quantum nanodevices
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17K06379
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| Research Institution | University of Yamanashi |
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Principal Investigator |
石川 陽 山梨大学, 大学院総合研究部, 准教授 (10508807)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小林 潔 山梨大学, 大学院総合研究部, 教授 (30397038) [Withdrawn]
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 励起エネルギー移動 / 非マルコフダイナミクス / フォノン制御 / コヒーレントフォノン / 非平衡開放系 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、量子ナノデバイスの動作効率向上を実現するために、非熱浴的フォノン環境の制御手法を理論的に提案することを目的としている。前年度までの研究で、ナノ構造間の励起エネルギー移動に対する非熱浴的フォノン効果と、その効果の測定過程に対する依存性が明らかになり、非熱浴的フォノン効果によって制御される量子ナノデバイスの基本モデルの設定まで完了した。
最終年度は、その基本モデルをもとにして、具体的に光近接場を介した量子ナノデバイスを想定し、非マルコフ的励起移動ダイナミクスが近接場光プローブによる測定過程によってどのように変調するのかを明らかにした。その際、非マルコフ性を表す指標を新しく定義し、量子ナノデバイスの非マルコフ的動作効率に対する非熱浴的フォノン効果を議論した。その結果を応用し、励起エネルギー伝達を制御する量子ナノデバイスを提案することができた。さらに、本研究の基盤となる基本概念の構築を目指し、量子熱力学と呼ばれる基礎理論に関して新しい知見を得ることができた。最終的に、励起エネルギー伝達を行う量子ナノデバイスにおいて、単一フォノン量子状態の寄与が増強されるための基本的課題を明らかにすることができた。
研究期間全体を通して、非熱浴的フォノン環境の量子状態制御による量子ナノデバイスの動作効率向上を実現するための重要な知見を多数得ることができた。さらに、本研究から派生した階層的環境による量子緩和ダイナミクス、超蛍光における量子的同期現象の理論、量子熱力学の構築などの研究課題に対しても一定の成果をあげることができた。
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