高次元ポアンカレ球-高次元ブロッホ球間の光子-スピン幾何学位相変換

高维庞加莱球与高维布洛赫球之间的光子自旋几何相变

• 批准号: 22H01981
• 负责人: 森田 健
• 金额: $ 11.23万
• 依托单位: Chiba University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H01981/
• 关键词: 高次光子; 高次スピン; コヒーレント転写; コヒーレンス転写; V型3準位系

スピン角運動量と軌道角運動量を同時に併せ持ち,１光子あたり２量子ビット持つことができる光子の拡張形である「高次光子」に着目し,その高次状態から半導体中の電子スピン状態へのコヒーレント転写を試みた. それにより,1量子あたり2量子ビットを持つ新しい高次スピン状態の実現を目指した．我々は「ポアンカレ球上の光子」と「ブロッホ球上の電子スピン」の相似性を基に,「高次ポアンカレ球上の高次光子」に対応した「高次ブロッホ球上の高次スピン」を新らたに提案し, 磁場中の歳差運動も含めた高次スピン状態の理論を確立した. 実験では，はじめにV 型３準位系を有するGaAs/AlGaAs 半導体量子井戸を用い，「ガウス光子」から「電子スピン」へのコヒーレント転写を試み成功した．次に光子の拡張状態である「高次光子」を生成し，その高次光子特有の空間依存した位相情報を半導体中の電子系へのコヒーレント転写を試みた．高次光子から転写された半導体中の電子スピンの空間分布は，外部磁場によって回転することが分かり，高次光子の空間依存した位相情報のコヒーレント転写に成功した．一連の結果は，空間構造を有する高次光子から半導体中電子系への「スピン角運動量」と「軌道角運動量」の同時転写を示唆するもので，新たな量子情報処理技術に役立つ重要な知見が得られた．

Angular motion and orbital angular motion are simultaneously maintained, 1 photon, 2 quantum, 2 photon, 2 photon For example, 1 quantum, 2 quantum, 3 quantum, 3 quantum, 4 quantum, 5 quantum, 6 quantum, 7 quantum, 8 quantum, 8 We propose a new theory for the motion of high-order particles in magnetic field based on the similarity of high-order particles in magnetic field. The GaAs/AlGaAs semiconductor quantum well has been successfully written in the V-type 3-level system. The expansion state of the second photon is called "higher order photon", and the spatial dependence of the higher order photon is called "phase information". The spatial distribution of electrons in semiconductor is due to the external magnetic field, and the spatial dependence of phase information of higher-order photons is due to the external magnetic field. As a result, the spatial structure of high-order photons has been found to be important for the simultaneous development of electron systems in semiconductors, such as orbital angular motion and orbital angular motion.

项目成果

半導体中高次光子-高次スピン状態変換の観測

半导体中高阶光子-高阶自旋态转换的观察

• 发表时间: 2022
• 作者: 佐藤壮太，松元俊基，揖場聡;石原淳;宮本克彦;尾松孝茂;森田健
• 通讯作者: 森田健

Electron spin state with azimuthal phase factor in extended Bloch sphere

扩展布洛赫球中具有方位角相位因子的电子自旋态

• 发表时间: 2023
• 作者: Ken Morita;Sota Sato;Shota Akei;Toshiki Matsumoto;Jun Ishihara; Satoshi Iba;Katsuhiko Miyamoto;Takashige Omatsu
• 通讯作者: Takashige Omatsu

Higher-order Bloch sphere: geometric representation of Larmor precession of the higher-order spin states

高阶布洛赫球：高阶自旋态拉莫尔进动的几何表示

• 发表时间: 2022
• 作者: Sota Sato;Toshiki Matsumoto;Satoshi Iba;Katsuhiko Miyamoto;Takashige Omatsu;Ken Morita
• 通讯作者: Ken Morita

集光したベクトル渦ビーム励起による半導体中の スピン空間分布シミュレーション

使用聚焦矢量涡旋束激励模拟半导体中的自旋空间分布

• 发表时间: 2022
• 作者: Makoto Kasu;Seong-Woo Kim;松元俊基,佐藤壮太,森田健
• 通讯作者: 松元俊基,佐藤壮太,森田健

Characterization of the out-of-plane Dresselhaus effective magnetic field in InGaAs/InAlAs (110) multiple quantum wells at room temperature

室温下 InGaAs/InAlAs (110) 多量子阱中面外 Dresselhaus 有效磁场的表征

• DOI: 10.35848/1347-4065/acbff6
• 发表时间: 2023
• 期刊: Japanese Journal of Applied Physics
• 影响因子: 1.5
• 作者: Sato Shota;Sugaya Kyohei;Nakanishi Koichi;Yokota Nobuhide;Kohda Makoto;Morita Ken
• 通讯作者: Morita Ken