単一飛行電子を用いた量子電子光学実験の基盤技術の開発

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当該年度は本研究課題の２つの研究項目のうち、1. GaAs/AlGaAs半導体二次元電子系における量子電子光学実験に向けた基盤技術の開発と2.Si電子系における単一電子移送の実現のうち、特に研究項目１に大きなリソースを割いて研究を推進した。昨年度の研究成果である表面弾性波によって運ばれる単一飛行電子の飛行中の位置分布測定の知見を利用し、単一飛行電子対するビームスプリッタとして機能する結合量子細線に対して２個の電子を同期して注入し、２電子の衝突実験を行った。その結果、２個の電子が遅延なく同時にビームスプリッタに入射した場合に、ビームスプリッタの２つの出力に１個ずつ電子が現れる確率が上昇するアンチバンチングと呼ばれる現象を観測することに成功した。一般にアンチバンチングは電子がフェルミ粒子としての統計性を有することから生じる現象として説明されるが、本実験では観測されたアンチバンチングの起源が主に電子間のクーロン相互作用に起因するものであることを明らかにした。当該年度は昨年度までに開発した単一のポテンシャルの底を持つ表面弾性波パルスを用いた量子電流源の開発にも取り組んだ。その結果、表面弾性波の単一パルスと静電圧で定義される量子細線を組み合わせることで、オンデマンドな単一電子源、及びその連続動作により量子電流源を実現した。研究項目２に関しては、引き続きSi電子系に表面弾性波による動的な電気ポテンシャルの波を導入するための圧電帯薄膜の最適化を継続して行った。