量子ドットの輸送・光学特性における超放射現象

量子点输运和光学性质中的超辐射现象

基本信息

批准号：
12J06574
负责人：
奥山倫
金额：
$ 1.15万
依托单位：
Keio University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2012
资助国家：
日本
起止时间：
2012 至 2013
项目状态：
已结题

项目摘要

量子ドットは将来の量子計算機における量子ビットの候補として注目されているデバイスである。報告者は、共通のボソン場と結合した二準位系(量子ビット)の間に自発的にエンタングルメント(量子もつれ)が成長していく超放射現象に着目し、量子計算への応用を想定した研究を行っている。昨年度は半導体二重量子ドット(電荷量子ビット)の非弾性伝導によって、半導体基板の光学フォノンが増幅され、フォノンレーザーやアンチバンチングが実現することを理論的に予言した。今年度は微小機械振動子に埋め込まれた半導体二重量子ドットの電気伝導によって、やはり電気伝導によって増幅されたフォノンの量子状態を観測する方法を理論的に提案した。具体的な方法としては(1)フォノンの生成に用いる二重量子ドットの電流ゆらぎを用いる方法、(2)フォノンの生成に用いる二重量子ドットの近傍に他の二重量子ドットを作成し、フォノン吸収伝導を用いる方法が考えられる。(1)については、フォノンのレーザー発振が実現している場合、二重量子ドットのフォノン放出に対応する電流ピークのまわりで電流ゆらぎが著しく増大し、電流ファノ因子が大きな値をとることがわかった。フォノンのアンチバンチングが生じているとき、このようなふるまいは見られない。(2)については、フォノン吸収に用いる二重量子ドットの電流の値から、生成されているフォノン数の見積もりが得られることがわかった。これらの成果はフォノンを用いた量子情報処理や、量子情報の転送の基礎研究としてきわめて有益であり、今後の研究の進展が期待される。

量子点是作为未来量子计算机中量子比特的候选者而备受关注的设备。演讲者重点关注了与公共玻色子场耦合的两能级系统（量子位）之间自发生长的超辐射现象，并设想了其在量子计算中的应用。去年，我们从理论上预测，半导体衬底中的光学声子将通过半导体双量子点（电荷量子位）的非弹性传导而被放大，从而实现声子激光器和反聚束。今年，我们从理论上提出了一种利用微机械振荡器中嵌入的半导体双量子点的电传导来观察声子量子态的方法，声子也通过电传导被放大。具体方法包括(1)利用用于产生声子的双量子点中的电流波动的方法；(2)在用于产生声子的双量子点附近创建另一个双量子点的方法；吸收传导。关于(1)，发现当实现声子激光振荡时，在双量子点声子发射对应的电流峰值附近电流波动显着增大，并且电流Fano因子取较大值。当声子反聚束发生时，不会观察到这种行为。关于（2），我们发现产生的声子数量可以根据用于声子吸收的双量子点的当前值来估计。这些结果对于利用声子进行量子信息处理和量子信息传输的基础研究非常有用，我们希望未来的研究取得进展。