電流ゆらぎ相関測定による固体素子中の量子相関の検出

通过电流波动相关性测量检测固态器件中的量子相关性

• 批准号: 10J02344
• 负责人: 知田 健作
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 2012
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10J02344/
• 关键词: 電流雑音測定; 整数量子ホール効果; 量子ホール効果ブレークダウン; コルビノ円板; ファノ因子; 雪崩的電視散乱; 電流ゆらぎ測定; 前駆現象; 熱雑音; 1/f雑音; 二次元電子系; 量子細線; 動的核スピン偏極; 抵抗検出核磁気共鳴測定

量子ホール状態は抵抗標準として用いられるだけでなく、次世代の量子情報デバイス実現のプラットフォームとして期待される。しかし、量子ホール状態に閾値以上の電流を印加すると、量子ホール効果ブレークダウンが発生し、量子ホール状態は崩壊してしまう。本研究では、量子ホール効果ブレークダウンの発現機構についての知見を得る目的で、コルビノ円板型に加工した量子ホール状態にあるGaAs/AlGaAs半導体ヘテロ界面に生成する2次元電子系に大電流を流し、電流ゆらぎ測定を行った。測定に際し、測定回路を始めとした測定系の再検討を行い、温度可変インサート中、周辺温度2Kにおいて、高抵抗試料においても、約100kHzまでの電流ゆらぎ測定を行うことの出来る測定系を構築した。構築した測定系を用い、コルビノ型円板における電流ゆらぎ測定を行った。得られた電流ゆらぎからファノ因子を見積もったところ、1000を超える値が得られた。この結果は、電子が相関を持ってコルビノ型円板中を伝導していることを意味する。ファノ因子が大きくなる要因としては、雪崩的電視散乱に基づくブートストラップ機構が有力な候補である。本研究成果は、量子ホール効果ブレークダウンが電子相関に基づくことを意味しており、これは量子ホール効果ブレークダウンの発現機構を決定する上で重要な情報である。又、本成果は電流ゆらぎ測定から伝導電子の統計的情報を得た好例である。今後、電流雑音測定により高次のキュムラントの決定などが行われ、電子の伝導する系の普遍的性質の発見や、分類に繋がることが期待される。

The quantum state is resistant to standards and expectations for the next generation of quantum information. The current above the quantum state threshold is generated, and the quantum state is collapsed. The purpose of this study is to obtain the knowledge of the mechanism of quantum physics and quantum physics, to process the quantum physics and to measure the high current in GaAs/AlGaAs semiconductor interface and the high current in the two-dimensional electron system. The measurement circuit is constructed to measure the current at about 100kHz, and the temperature can be changed to 2K. Construction of a measurement system for electrical current measurement The result is that the current is higher than the current. The result is that the electron correlation between the electron and the electron is very important. The main reason for this is that the avalanche of TV is scattered, and the mechanism is powerful. The results of this study provide important information for determining the mechanism of quantum physics and electron correlation. In addition, the results of the current measurement, conduction electron statistics information, a good example. In the future, current noise measurement, high-order noise determination, electronic conduction system, general properties of the discovery, classification, and expectations

项目成果

電流ゆらぎ測定による量子ホール効果ブレークダウン前駆現象の観測

通过测量电流波动观察量子霍尔效应击穿前兆现象

• 发表时间: 2011
• 作者: 知田健作;橋坂昌幸;山内祥晃;中村秀司;荒川友紀;西原禎孝;町田友樹;小林研介;小野輝男
• 通讯作者: 小野輝男

InGaAs二次元電子系に作製した量子ポイントコンタクトにおける非平衡電流雑音測定

InGaAs 二维电子系统中量子点接触的非平衡电流噪声测量

• 发表时间: 2011
• 作者: 西原禎孝;中村秀司;知田健作;荒川智紀;小林研介;小野輝男;好田誠;新田淳作
• 通讯作者: 新田淳作

Electron depolarization in a non-equilibrium quantum wire in the quantum Hall regime proved by the noise and resistive-detection NMR messurement

噪声和电阻检测核磁共振测量证明量子霍尔区非平衡量子线中的电子去极化

• 发表时间: 2011
• 作者: K.Chida;M.Hashisaka;Y.Yamauchi;S.Nakamwa;T.Arakawa;T.Machida;K.Kobayashi;T.Ono
• 通讯作者: T.Ono

Shot Noise in MgO-based Magnetic Tunnel Junctions

MgO 基磁隧道结中的散粒噪声

• 发表时间: 2010
• 作者: T.Arakawa;K.Sekiguchi;Y.Yamauchi;K.Chida;M.Yamada;H.Takahashi;D.Chiba;K.Kobayashi;T.Ono
• 通讯作者: T.Ono

Fluctuation theorem and microreversibility in a quantum coherent conductor

量子相干导体中的涨落定理和微可逆性

• DOI: 10.1103/physrevb.83.155431
• 发表时间: 2011
• 期刊: Physical Review B
• 影响因子: 3.7
• 作者: Shuji Nakamura;Yoshiaki Yamauchi;Masayuki Hashisaka;Kensaku Chida;Kensuke Kobayashi;Teruo Ono;Renaud Leturcq;Klaus Ensslin;Keiji Saito;Yasuhiro Utsumi;Arthur C.Gossard
• 通讯作者: Arthur C.Gossard