飛行量子ビットを用いた非局所量子もつれ状態の生成と検出

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昨年度までに行ってきた実験によって得られた知見から、我々の独自の2経路干渉計において、観測される電流値と干渉振動の大きさを比較することで、電子のスピンが量子ドットを通過する前後で反転するスピン散乱に関する情報が得られることがわかった。通常、量子ドット内の電子数が奇数である場合、量子ドット内の電子は有限の電子スピンを持つため、スピン散乱が生じることが知られている。一方で、電子数が奇数である場合においても、代表的な多体効果として知られる近藤効果が強く発現している状況では、量子ドット内の電子スピンが近傍の電子溜めの電子スピンによって遮蔽されるため、実効的に量子ドット内の電子スピンがゼロになり、スピン散乱が生じなくなることが理論的に予測されている。以上の知見を踏まえ、量子ドットを組み込んだ独自の2経路干渉計において、近藤効果が発現している強さを変えながらスピン散乱が生じる度合いを調べることで、多体の基底状態である近藤一重項状態の空間的な広がりである、近藤雲に関する知見が得られる考え、試料を作成し、実験を行った。しかし、作成した試料の質が十分ではなかったため、近藤雲に関する情報を得るまでには至らなかった。今後、より精度の高い試料を作成し、実験を行っていくことで、長年の問題である近藤雲の問題を解決していくことができるものと考えられる。また、当該年度は表面弾性波を用いた飛行量子ビットの実現に向けて、これまでの実験で得られた知見から試料構造の改良を行い、また、測定系の改善を行った。今後、実際に新たな試料構造、および測定計で実際に実験を行っていくことで、当初の計画にある可視度の高い飛行量子ビットを実現していけるものと考えられる。