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．

To explore the physical causes of abnormal crystal growth, the principal axis distribution of nuclear quadrupole interaction (NQI) was considered. The principal axis distribution of NQI was calculated in the sample plane in the case where the sample was vertical (crystal growth direction). The reason for the distribution of the components in the sample plane of the main axis of the NQI is that the magnetic field in the plane of the core of the magnetic field is mutually exclusive. A study on the physical causes of abnormal phenomena due to the slow decay of the z component of the nuclear magnetic field during the transverse magnetic field sweep in the past [Phys. Rev. B 97, 075309/1-8 (2018)];"Inca transverse magnetic field, plane core magnetic field, kill each other." The results of this academic paper are now available for review. The correlation time of the electron·electron 2-fold stability development is not achieved, 3-fold stability is not achieved. The determination of all-optical NMR was successful. Now the quantum dot can be measured. Sensitivity is up. In addition to YSO crystals, YSO crystals are added to the sample. The core of YSO crystals is separated from the core of Er electrons by superfine interaction. The method of suppressing YSO crystals is explored.

项目成果

通信波長帯 Atomic Frequency Comb による Time bin qubit の量子メモリ実証

使用通信波段原子频率梳进行时间仓量子位量子存储器演示

• 发表时间: 2023
• 作者: 安井 翔一郎;日達 研一;尾身 博雄;稲葉 智宏;Xu Xuejun;眞田 治樹;鍜治 怜奈;足立 智;俵 毅彦
• 通讯作者: 俵 毅彦

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

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

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.

(111)単一量子ドットにおける価電子帯混合の効果：発光の偏光状態と 正孔 g 因子の変化

(111) 单个量子点中价带混合的影响：发射偏振态和空穴 g 因子的变化

• 发表时间: 2023
• 作者: 鍜治 怜奈;陳ジュアン，足立 智
• 通讯作者: 陳ジュアン，足立 智