量子ドットの多重化と量子状態制御

量子点的复用和量子态控制

基本信息

批准号：
18J13522
负责人：
伊藤匠
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Institute of Physical and Chemical Research (2019)The University of Tokyo (2018)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-25 至 2020-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では半導体横型多重量子ドットのアナログ量子シミュレーションへの応用に関してこれまで取り組んできた。本年度は、同試料の特定条件下の電荷状態分布中における4電子スピン状態についてさらなる数値解析を行った。互いに等しくトンネル結合した無限長の1次元スピン配列を考えた場合、基底状態は反強磁性的な、電子スピンが互い違いの方向を向いた状態になることが期待されており、数値計算でのその再現を行ったが、スピンが4つの場合(一次元四重量子ドット)では必ずしもそのような状態が基底状態になるわけではないことが数値計算からは推測され、反強磁性的状態とそれ以外の状態の混成状態が予測された。ただし各量子ドット間のトンネル結合を調整することで反強磁性的状態の割合が極大になることが予想され、このような基底状態の変化が昨年度の研究で提案した電子スピン状態の測定手法を用いて検出されることが予想された。また、元の研究計画とは異なるが、偏光‐スピン相関を持った光子‐電子対の生成実験に取り組む同研究室内別グループに参加し、多重量子ドットの実験で得た技術やノウハウを用いて実験に参加・協力した。同グループではこれまでの成果としてZeeman分離した軽い正孔の選択励起を試みることにより、単一光子の量状態転写に成功し、単一の偏光もつれ光子対から光子-電子対を生成することにも成功している。そこで現在は、この2つの実験技術を組み合わせることにより、偏光のもつれあった光子対から偏光とスピンの間に相関を持った光子-電子対が生成されるかを検証する実験を行っていた。これらの実験においては二重量子ドットの形成と調整、および電荷状態の感度良い計測が必須となっており、それらの条件に関して私がこれまで培ってきた技術やノウハウを用い、実験を効果的に進める補助となることができた。

本研究では半導体横型多重量子ドットのアナログ量子シミュレーションへの応用に関してこれまで取り組んできた。本年度は、同試料の特定条件下の電荷状態分布中における4電子スピン状態についてさらなる数値解析を行った。 When considering an infinite-length, tunnel-coupled one-dimensional spin array, it is expected that the ground state is antiferromagnetic, and that electron spins are oriented in a staggered direction, and although this was reproduced by numerical calculations, it was inferred from the numerical calculation that in the case of four spins (one-dimensional four quantum dots), such a state does not necessarily become the预计抗铁磁状态与其他状态之间的基态以及杂种状态。但是，可以预期，通过调整每个量子点之间的隧道耦合，将最大程度地提高抗磁性状态的比例，并且预计将使用去年的研究中提出的电子自旋状态测量方法检测到基态的这种变化。此外，尽管它与原始研究计划有所不同，但我们参加了同一实验室中的一个小组，该小组正在研究具有偏振旋转相关性的光子电子对生产实验，并使用该技术和知识在实验中与多个量子点获得了实验。该组通过尝试对被Zeeman分离的光孔的选择性激发成功地传递了单个光子的定量状态，并且还成功地从单个极化纠缠的光子对生成了光子电子对。因此，我们目前正在进行一个实验，以验证是否可以通过结合这两种实验技术来产生具有相关性的光子电子对。这些实验需要以良好的敏感性形成和调整双重量子点和电荷状态的测量，并使用有关这些条件的技术和知识，我能够有效地进行实验。