横型量子ドットによる光子偏光－電子スピン量子インターフェースの研究

利用横向量子点研究光子偏振-电子自旋量子界面

• 批准号: 18J20764
• 负责人: 深井 利央
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: Osaka University
• 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 2021-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18J20764/
• 关键词: 量子ドット; 表面プラズモン; 光子; 電子; 表面プラズモンアンテナ; 電子スピン; 量子状態転写; 量子情報; 量子通信; 量子中継

本年度は、表面プラズモンアンテナを備えたゲート制御量子ドットによる単一光生成電子の検出に取り組み、表面プラズモンアンテナによる光生成電子検出効率向上の実証を目指した。表面プラズモンアンテナについては、これまでの知見をもとに、希釈冷凍機中の試料への光照射を行う現実的な光学的配置において約20倍の透過増幅が期待される構造を新たに設計し、GaAs/AlGaAsヘテロ接合を用いたゲート制御量子ドット上に作製した。作製した試料を希釈冷凍機中に配置し、前年度までに得られた入射光のアライメント方法を適用したうえで、量子ドットに単一光子レベルの光照射を行った。量子ドットでの光生成電子検出効率は当初の想定よりも低くなった一方で、電子検出以外の光応答信号が多く得られた。これらは表面プラズモンアンテナを通過した光子が量子ドット以外の領域で吸収されたことにより生じたものと考えられ、表面プラズモンアンテナの効果を検証するためにはこれらの信号も含めて解析が必要である。また、光応答信号および応答確率の波長依存性から、GaAsのバンドギャップに近いエネルギーの光照射により量子ドットの動作電圧シフトが起こることがわかった。光照射により量子ドットの動作電圧がシフトすることはこれまでに知られていたものの、その波長依存性は明らかになっていなかった。この結果は光照射下で安定動作する量子インターフェースの開発を行う上で重要な知見である。

This year は, surface プ ラ ズ モ ン ア ン テ ナ を prepared え た ゲ ー ト suppression of quantum ド ッ ト に よ る 単 a light generated electronic の 検 に take り み, surface プ ラ ズ モ ン ア ン テ ナ に よ る light generated electronic 検 out working rate upward の card be を refers し た. Surface プ ラ ズ モ ン ア ン テ ナ に つ い て は, こ れ ま で の knowledge を も と に, bush 釈 freezer の sample へ の light line を う presently be な optical configuration に お い て の is about 20 times through a rights issue of が expect さ れ る construct new た を に design し, GaAs/AlGaAs ヘ テ ロ joint を with い た ゲ ー ト suppression of quantum ド ッ ト に cropping systems on し た . Cropping し た sample を bush 釈 し に configuration in the refrigerator, former annual ま で に have ら れ た incident light の ア ラ イ メ ン を ト method applicable し た う え で, quantum ド ッ ト に 単 a photon レ ベ ル の light line を っ た. Quantum ド ッ ト で の light generated electronic 検 sharper rate は の よ scenarios was made り も low く な っ で た party outside の 応 answer signal light, electronic 検 out many く が ら れ た. こ れ ら は surface プ ラ ズ モ ン ア ン テ ナ を through し た photon quantum ド が ッ areas other than の ト で suction 収 さ れ た こ と に よ り raw じ た も の と exam え ら れ, surface プ ラ ズ モ ン ア ン テ ナ の unseen fruit を 検 card す る た め に は こ れ ら の signal contains も め て parsing が necessary で あ る. ま た, light 応 a signal お よ び 応 a probabilistic の wavelength dependence か ら, GaAs の バ ン ド ギ ャ ッ プ に nearly い エ ネ ル ギ ー の light に よ り quantum ド ッ ト の action electrical 圧 シ フ ト が up こ る こ と が わ か っ た. Light に よ り quantum ド ッ ト の action electrical 圧 が シ フ ト す る こ と は こ れ ま で に know ら れ て い た も の の, そ の wavelength dependence は Ming ら か に な っ て い な か っ た. こ の results は で stability under light action す る quantum イ ン タ ー フ ェ ー ス の open 発 を line う で important な knowledge で あ る.

项目成果

Characterization of a surface plasmon antenna fabricated on a single heterojunction structure

在单个异质结结构上制造的表面等离子体天线的表征

• 发表时间: 2020
• 作者: R. Fukai;Y. Sakai;T. Nakagawa;H. Kiyama;and A. Oiwa
• 通讯作者: and A. Oiwa

Characterization of a surface plasmon antenna fabricated on a gate-defined lateral quantum dot

在栅极定义的横向量子点上制造的表面等离子体天线的表征

• DOI: 10.35848/1347-4065/abd533
• 发表时间: 2021
• 期刊: Japanese Journal of Applied Physics
• 影响因子: 1.5
• 作者: Fukai Rio;Sakai Yuji;Nakagawa Tomohiro;Fujita Takafumi;Kiyama Haruki;Ludwig Arne;Wieck Andreas D.;Oiwa Akira
• 通讯作者: Oiwa Akira

横型量子ドット上の表面プラズモンアンテナの設計と特性評価

水平量子点表面等离子体天线的设计与表征

• 发表时间: 2021
• 作者: Fukai Rio;Sakai Yuji;Nakagawa Tomohiro;Fujita Takafumi;Kiyama Haruki;Ludwig Arne;Wieck Andreas D.;Oiwa Akira;深井利央, 酒井裕司, 藤田高史，木山治樹, Arne Ludwig， Andreas Dirk Wieck，大岩顕
• 通讯作者: 深井利央, 酒井裕司, 藤田高史，木山治樹, Arne Ludwig， Andreas Dirk Wieck，大岩顕