位相制御超短パルス列を用いた量子結合系のコヒーレンスと量子もつれの評価と制御

点击翻译按钮获取中文摘要

本研究の目的は，アト秒の時間精度で相対光位相を制御したフェムト秒パルス列を用いることで，固体物質内の電子過程を経由した量子結合系（フォノン，プラズモン，エキシトンなどの結合系）の量子コヒーレンスの保持時間や量子もつれを評価，制御することである。2022年度には，パルス幅50fsのレーザーを用いたn-type GaAs結晶の量子経路干渉の研究を進めた。ここで，ポンプパルス対の相対偏光角度を４５度に設定して，300アト秒のステップで計測を行なった結果から，LOフォノン強度のポンプパルス間遅延時間依存性に，電子状態の干渉とフォノンの干渉による干渉縞が観測さる。特に，電子状態の干渉縞の破壊的干渉には，理論予想通り分裂が観測され，その大きさと理論計算との比較から，電子コヒーレンス保持時間を定量的に評価できた。また，電子コヒーレンス保持時間の温度依存性も測定できた。この結果は，国際会議で学会発表するとともに，学術誌に投稿している。また，電子コヒーレンスが失われる過程を，注目する系と環境との量子もつれから説明するデコヒーレンスを用いた理論的な解析も進めている。また，同時に測定されるLOフォノンとプラズモンの結合したモード(LOPC)の干渉形状についての解析も進めている。GaAs/AlGaAs多重量子井戸の過渡反射率計測では，試料温度10Kにおいて，約50fsのレーザーを用いたダブルパルスを用いた量子経路干渉測定を行い，量子ビート強度の干渉縞の形状が光吸収型形状で説明できることを示した。この結果は，論文掲載された。また，サブ10fsレーザーを用いた実験では，室温で測定を行うことでコヒーレント光学フォノンの計測ができている。また，2022年度に購入した極低温冷凍機をサブ10fsレーザー計測システムに導入し，光学系の設計等に取り組んでいる。