人工水素とヘリウム原子の許容と禁止の移行

Toshimasa Fujisawa¹, David Guy Austing, Yasuhiro Tokura

¹NTT Basic Research Laboratories, NTT Corporation, 3-1 Morinosato-Wakamiya, Atsugi, 243-0198, Japan. fujisawa@will.brl.ntt.co.jp

Nature

|September 20, 2002

まとめ

スピン・フリップは,量子ドットで禁じられた移行を可能にし,長いリラックス時間を明らかにします. これは,量子ドットがスピンベースの量子情報保存に有望であることを示唆しています.

科学分野:

量子物理学とは,量子物理学のことです.
凝縮物質物理学凝縮物質物理学
ナノテクノロジーナノテクノロジー

背景:

原子選択の規則は,電子の軌道の位置に基づいて放射的移行を統制する.
半導体量子ドットは,原子に似た電子の占有を示しますが,アニゾトロプ的ポテンシャルとフォノン結合があります.
量子ドットにおけるトランジションを理解することは,量子技術におけるそれらの応用にとって極めて重要です.

研究の目的:

フォノン発射下における量子ドットにおける許容と"禁止"のエネルギーレベル移行を調査する.
高次の移行を可能にするスピンフリップの役割を探求する.
異なるトランジションタイプのためのリラックス時間を決定し,スピン軌道分離を評価するために.

主な方法:

電気ポンプと探査の実験は,1つまたは2つの電子を持つ量子ドットで実施されました.
フォノン放出条件下で許容と禁止の移行を分析した.
許容と禁止の移行のリラックス時間を測定しました.

主要な成果:

"禁止された"トランジションが観察され,より高いレベルのスピンフリッププロセスによって許可されていることが判明しました.
禁じられたトランジションのリラックス時間は,約200マイクロ秒であり,許容されたトランジションよりも (4〜5桁の大きさ) 大きく長かった.
結果は,スピンと軌道自由度間の強い分離を示しています.

結論:

量子ドットでの総スピンは,優れた量子数として機能します.
量子ドットにおける観測されたスピン・オービタル分離は,スピンベースの量子情報貯蔵におけるそれらの使用を非常に奨励しています.
量子ドットは,将来の量子コンピューティングアプリケーションの基本単位としての潜在能力を示しています.

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