Verification of tristability of nuclear spin polarization in single quantum dot and construction of a unified model including nuclear quadrupole effect

单量子点核自旋极化三稳态验证及核四极效应统一模型构建

• 批准号: 21H01745
• 负责人: 足立 智
• 金额: $ 11.15万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01745/
• 关键词: 核スピンエンジニアリング; 核磁場; 超微細相互座用; 量子ドット; 希土類添加結晶; 量子メモリ; 電子・核スピン結合系; 半導体量子ドット; スピントロニクス; ナノ構造

異常ハンル効果発現の物理原因を探るため，核四極子相互作用(NQI)の主軸分布を考慮した新規モデルを実装した．NQIの主軸分布が試料面内にあるとした場合と試料に垂直（結晶成長方向）にあるとした場合の両極端での計算結果を比較し，「印加横磁場を面内核磁場で相殺する」という異常ハンル効果の本質はNQIの主軸の試料面内に分布する成分が原因となっていることが明らかになった．以前は実験において観測されていた横磁場掃引時の核磁場のz成分の緩やかな減衰が異常ハンル効果発現の物理原因解明の手掛かりとして着目していたが[Phys. Rev. B 97, 075309/1-8 (2018)]，これは新規モデルによる計算結果からはNQIの主軸分布のｚ成分に由来するもので，「印加横磁場を面内核磁場で相殺する」という異常ハンル効果の本質には関与しないことを明らかにした．この成果は学術論文に投稿し，現在査読中である．核スピン分極の三重安定状態については，電子・核スピンの相関時間が磁場依存性を持つことを実験的に明らかにし，モデル計算から相関時間を制御できれば核スピン分極の三重安定状態発現を検証できることが分かったが，実験的に相関時間のみを大きく変化させることが困難であったため，２つの2重安定性発現の実証までは達成できているが，3重安定性の実証は未達成となった．核磁気共鳴測定については，AlGaAsバルクにおいて，時間分解カー回転分光と組み合わせた全光核磁気共鳴の測定に成功している．現在量子ドットで測定可能となるように，感度向上に努めている．また試料として，エルビウム添加YSO結晶を用い，ホスト結晶であるYSOのYイオンの核スピン揺らぎがEr電子のデコヒーレンスに及ぼす影響（superhyperfine interaction）について，上記モデルを適用して計算を行い，デコヒーレンス抑制の手法を探索した．

为了探索异常HANL效应的物理原因，实施了一个新模型，考虑了核四极相互作用（NQI）的主要轴分布。 Comparing the calculation results at both extremes, when the NQI's main axis distribution is in the sample plane and perpendicular to the sample (crystal growth direction), it was revealed that the essence of the abnormal Hanl effect, which is "cascaded off the applied transverse magnetic field with an in-plane nuclear magnetic field," is due to the components distributed within the sample plane of the NQI's main axis.以前，在实验中观察到的横向扫描过程中核磁场的Z分量的缓慢衰减是阐明异常HANL效应的物理原因的线索[phys。 Rev. B 97，075309/1-8（2018）]，但这是从NQI主轴分布的Z分量中得出的，并且已经揭示了它与异常HANL效应的本质无关，而异常的HANL效应”，“这是“由施加的横向磁场均与内置核电磁场相关的”。该结果已提交给学术论文，目前正在同行评审。 Regarding the triple-stable state of nuclear spin polarization, we experimentally revealed that the correlation time between electrons and nuclear spins is magnetic field dependent, and it was found from model calculations that if we can control the correlation time, we can verify the triple-stable state expression of nuclear spin polarization, but because it was difficult to significantly change the correlation time experimentally, we were able to demonstrate two double-stable state expression, but we have not achieved the demonstration of三重稳定的稳定性。关于核磁共振测量，在藻类大量中成功执行了总光子磁共振与时间分辨的Kerr旋转光谱的测量。我们目前正在努力提高灵敏度，以便可以测量量子点。此外，将掺杂的YSO晶体用作样品，并使用上述模型来计算宿主晶体YSO Y离子Y离子YSO的核自旋波动对ER电子（SuperHyperfine相互作用）的脱氧性的影响。

项目成果

167Er3+:Y2SiO5におけるスピン状態保存の為の長コヒーレンス準位の探索

寻找 167Er3+:Y2SiO5 中自旋态保存的长相干能级

• 发表时间: 2023
• 作者: 松浦求磨;安井翔一郎;鍜治怜奈;俵毅彦;足立智
• 通讯作者: 足立智

Creation of a high-resolution atomic frequency comb and optimization of the pulse sequence for high-efficiency quantum memory in ¹⁶⁷Er:Y₂SiO₅

¹⁶⁷Er:Y₂SiO₅高效量子存储器高分辨率原子频率梳的创建及脉冲序列优化

• DOI: 10.1364/optcon.457429
• 发表时间: 2022
• 期刊: Optics Continuum
• 作者: Yasui S.;Hiraishi M.;Ishizawa A.;Omi H.;Inaba T.;Xu X.;Kaji R.;Adachi S.;Tawara T.
• 通讯作者: Tawara T.

量子情報プラットフォームとしてのEr添加固体材料の開発

作为量子信息平台的掺铒固体材料的开发

• 发表时间: 2021
• 作者: 俵 毅彦;平石 真也;稲葉 智宏;徐 学俊;太田 竜一;足立 智;尾身 博雄
• 通讯作者: 尾身 博雄

外部歪みによる単一量子ドット発光特性の変化

外部应变引起的单量子点发光特性的变化

• 发表时间: 2022
• 作者: Zhao Hanjun;Takano Yuta;Sasikumar Devika;Miyatake Yukiko;Biju Vasudevanpillai;野添 胡桃，鳥井 純平， 鍜治 怜奈， 小田島 聡， 足立 智
• 通讯作者: 野添 胡桃，鳥井 純平， 鍜治 怜奈， 小田島 聡， 足立 智

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