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。

在这项研究中，我们一直致力于半导体横向多量子点在模拟量子模拟中的应用。今年，我们对同一样品在特定条件下的电荷态分布中的四电子自旋态进行了进一步的数值分析。当考虑彼此同样隧道耦合的无限长一维自旋阵列时，基态预计是反铁磁性的，电子自旋指向交替方向，并且数值计算表明基态是反铁磁性的。进行了再现，但数值计算表明，在四个自旋（一维四量子点）的情况下，这种状态不一定会成为基态，并且可以区分反铁磁态和其他状态。人们预测会出现一种混合状态。然而，预计通过调整每个量子点之间的隧道耦合，反铁磁态的比例将达到最大值，而基态的这种变化将导致去年研究中提出的电子自旋态的测量方法。预计会使用此外，虽然这与最初的研究计划不同，但我加入了同一实验室内的一个小组，该小组正在开展一项实验，利用从实验中获得的技术和知识来生成具有偏振自旋相关性的光子电子对。多个量子点参与并配合实验。该小组通过尝试选择性激发塞曼分离的光孔，成功地转移了单个光子的量子态，并成功地从单个偏振纠缠光子对中产生了光子-电子对。因此，通过结合这两种实验技术，他们目前正在进行一项实验，以验证是否可以从纠缠偏振的光子对中产生偏振和自旋相关的光子电子对。这些实验需要双量子点的形成和调整，以及电荷态的灵敏测量，我将利用我多年来培养的技术和知识来有效地进行我能够帮助移动的实验。向前。