Ｎｂ／ＩｎＡｓ量子ドットジョセフソン接合を用いた非局所もつれ電子対の生成・制御

使用 Nb/InAs 量子点约瑟夫森结生成和控制非局部纠缠电子对

• 批准号: 14J10600
• 负责人: 馬場 翔二
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2014
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2014-04-25 至 2017-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14J10600/
• 关键词: 量子ドット; InAsナノワイヤー; 半導体量子細線; ジョセフソン接合; InAs自己形成量子ドット; 超伝導体; クーパー対分離

本年度前半はまず、常伝導体を用いて並列二重ナノワイヤー接合の作製および測定を行った。微分伝導度を異なるボトムゲート電極の関数として測定・解析した。傾きの異なる二つの共鳴ピークの存在から、二つのナノワイヤー上にそれぞれ一つずつ量子ドットが形成されていることが確認された。また、あるゲート電圧領域において、二つのドット間の静電結合を示すhoney-comb型の共鳴ピークが観測された。これは二つの量子ドットが非常に近い位置に形成されていることを示唆している。一方で、今回の試料においてはドット間のトンネル結合は確認されなかった。次に、超電導体電極としてアルミニウムを用いた試料を作製し、クーパー対分離実験を行った。この並列二重ナノワイヤー接合において、アルミニウム電極は両方のナノワイヤーに接触している一方、常伝導電極はそれぞれのナノワイヤーに一つずつ蒸着されている。この二つの接合の微分伝導度を、各近傍に配置されたサイドゲート電極に印可した電圧の関数として測定した。伝導度ピークの存在から、それぞれの接合に一つずつ量子ドットの存在が確認された。また、あるゲート領域においては二つの微分伝導度の間に正の相関が見られた。この信号はクーパー対分離を示すものであり、並列二重ナノワイヤー接合においては初めて確認された結果である。分離効率は15%程度であり、従来の単一ナノワイヤーの試料の数％から大きく向上している。原因として、並列二重ナノワイヤー接合においては両ドットの入り口間の距離が近く、分離が促進されたことが考えられる。また、一部のゲート領域においては、さらに特徴的な伝導度の磁場依存性が観測された。クーパー対分離の根本にある基礎物理である交差アンドレーエフ反射の微視的機構、および超電導近接効果との関連性についての示唆を与える結果と考え、詳細を解析中である。

今年上半年，我们首次使用普通导体制造并测量了平行双纳米线结。测量并分析不同底栅电极的不同电导率。两个具有不同斜率的共振峰的存在证实了在两条纳米线上的每一条上形成了一个量子点。此外，在一定的栅极电压区域，观察到蜂窝型共振峰，这表明两个点之间的静电耦合。这表明两个量子点形成得非常靠近。另一方面，在该样品中未证实点之间的隧道耦合。接下来，我们使用铝作为超导电极制备了样品，并进行了库珀对分离实验。在这个平行的双纳米线结中，铝电极与两条纳米线接触，而一个普通电极沉积在每条纳米线上。测量两个结的差分电导率作为施加到放置在每个邻域的侧栅电极的电压的函数。从电导率峰的存在证实了每个结中存在一个量子点。此外，在某个栅极区域的两个微分电导率之间观察到正相关。该信号表明库珀对分离，这是首次在平行双纳米线结中得到证实的结果。分离效率约为15%，比传统单纳米线样品的百分之几有显着提高。这被认为是由于平行双纳米线结中两个点的入口之间的距离很近，从而促进了分离。此外，在一些栅极区域观察到电导率对磁场的更多特征依赖性。我们目前正在分析这个结果的细节，因为我们相信这个结果提供了关于交叉安德烈夫反射的微观机制的线索，这是库珀对分离的基础物理及其与超导邻近效应的关系。

项目成果

InAs並列二重ナノワイヤー接合の伝導特性

InAs平行双纳米线结的导电特性

• 发表时间: 2015
• 作者: 馬場翔二; 鎌田大;松尾貞茂; R.S.Deacon;大岩顕; K.Li; H.Q.Xu;樽茶清悟
• 通讯作者: 樽茶清悟

Superconducting transport in single and parallel double InAs quantum dot Josephson junctions with Nb-based superconducting electrodes

具有铌基超导电极的单和平行双 InAs 量子点约瑟夫森结中的超导输运

• DOI: 10.1063/1.4936888
• 发表时间: 2015
• 影响因子: 4
• 作者: S. Baba; J. Sailer; R. S. Deacon; A. Oiwa; K. Shibata; K. Hirakawa;S. Tarucha
• 通讯作者: S. Tarucha

Cooper-pair splitting in a Nb-based parallel double quantum dot Josephson junction

铌基平行双量子点约瑟夫森结中的库珀对分裂

• 发表时间: 2014
• 作者: 馬場翔二

InAs ナノワイヤー/Pb 三端子接合における量子輸送特性

InAs纳米线/Pb三端结的量子输运特性

• 发表时间: 2016
• 作者: 馬場翔二; C. Juenger; A. Baumgartner; J. Nygard; C. Shoenenberger; 樽茶清悟
• 通讯作者: 樽茶清悟

Transport property of parallel double quantum dots formed in InAs double-nanowire junctions

InAs双纳米线结中形成的平行双量子点的输运特性

• 发表时间: 2016
• 作者: S. Baba; H. Kamata; S. Matsuo; R.S.Deacon; A.Oiwa; K. Li; H.Q. Xu;S.Tarucha
• 通讯作者: S.Tarucha