1024個統合シリコン量子ドットデバイスの迅速な低温特性評価に関する研究レビュー 背景紹介 量子コンピューティングは未来の計算技術として大きな注目を集めており、材料科学、医薬品探索、大量データ検索などの分野において、従来の高性能コンピュータを大幅に凌駕する可能性を秘めています。シリコンベースの量子ドット（Quantum Dot, QD）は、誤り訂正可能な量子コンピュータを実現するための有望なプラットフォームであり、コンパクトなサイズ、スピン量子ビットのサポート、および既存の半導体製造プロセスとの互換性という利点を有しています。同位体濃縮シリコンにおいて、スピン量子ビットは、誤り訂正量子コンピューティングに必要な制御、初期化、読み出しの精度を達成していることが示されています。しかし、現実的な課...

学術的背景と問題提起 計量学の分野では、量子ホール効果（Quantum Hall Effect, QHE）とジョセフソン効果（Josephson Effect）は、それぞれ電気抵抗（オーム）と電圧（ボルト）の量子標準を提供しています。しかし、従来の量子ホール抵抗標準（Quantum Hall Resistance Standards, QHRs）は、超電導磁石などで10テスラ以上の強い磁場を生成する必要があるため、実用的な応用上の制約があります。特にジョセフソン電圧標準（Josephson Voltage Standards, JVS）との統合時には、磁場中ではJVSが正常に動作しないため、大きな課題となっています。このため、外部磁場を必要とせずに、高精度な電気抵抗量子標準を実現することが重...

シームレスなグラフェンスピンバルブの構築：Van der Waals磁性体Cr₂Ge₂Te₆の近接効果に基づいて 研究の背景と意義 グラフェンは、高い電子移動度と長いスピン拡散長を持つ2次元材料として、スピントロニクス分野で大きな可能性を秘めています。しかし、グラフェン自身のスピン軌道相互作用（Spin-Orbit Coupling, SOC）や磁気交換相互作用（Magnetic Exchange Coupling, MEC）は弱く、それがスピン情報の生成や制御における機能を制約しています。一方で、近接効果（Proximity Effects）を活用し、近接する材料との短距離相互作用を介して新たな物理特性を導入することで、グラフェンのスピントロニクス応用性能を向上させることが可能です。 これ...

高遷移率n型モリブデン⼆硫化物トランジスターにおける分数量子ホール相研究 背景および研究動機 低温環境において、半導体遷移金属ダイカルコゲナイド（Transition Metal Dichalcogenides, TMDs）に基づくトランジスターは、理論的に高いキャリア移動度、強いスピン軌道相互作用、そして量子基底状態における内在的な強電子相互作用を提供することができます。これにより、多体電子相互作用や量子状態の探索に理想的なプラットフォームとなります。しかし、極低温でTMD材料に対して信頼性の高いオーミック接触（Ohmic Contact）を実現する難しさから、フェルミ準位がバンド端近くにある場合の電子相関特性、特に部分充填されたランドー準位（Landau Levels, LLs）での分数...

229ThF4薄膜を用いた固体核時計の研究 学術的背景 核時計（nuclear clock）は、原子核の遷移に基づく周波数標準であり、極めて高い精度と安定性を有する。近年、トリウム-229（229Th）核異性体遷移に基づく核時計が注目を集めている。229Th核異性体遷移のエネルギーは約8.4電子ボルト（eV）で、真空紫外（VUV）領域に位置しており、この特性によりレーザー分光技術を用いた精密測定が可能である。既存の光学原子時計と比較して、229Thに基づく核時計はより高いロバスト性と潜在的な性能優位性を持ち、標準モデルを超える新たな物理現象の検証にも利用できる。 しかし、229Thの希少性と放射性により、高濃度ドープ結晶の成長と取り扱いは非常に困難である。これまでの研究では、229Thドープ...

テラヘルツ場によるFePS₃臨界点近傍の準安定磁化 学術的背景 近年、光を用いて量子材料の機能特性を制御することは凝縮系物理学のフロンティアとして注目されており、超伝導性、強誘電性、磁性、電荷密度波など、さまざまな光誘起相が発見されています。しかし、ほとんどの場合、光をオフにすると光誘起相は超高速時間スケールで平衡状態に戻るため、その実用的な応用が制限されています。テラヘルツ（THz）パルスはその低い光子エネルギーにより、集団モードを選択的に励起しながら軌道および電子自由度を基底状態に保つことができるため、近年多くの注目を集めています。 本研究では、強力なテラヘルツパルスを用いて、ファンデルワールス反強磁性体FePS₃において2.5ミリ秒以上の長寿命を持つ準安定磁化を誘起しました。この発見は...

ランダムレーザーのスペクトル持続性の制御 研究背景 ランダムレーザー（Random Lasers、以下RLs）は、1960年代にLetokhovの理論として提唱されて以来、広く注目される研究分野となっています。RLsの大きな特徴は、精密な光学キャビティの製造を必要としないことです。これにより、加工と拡張の面で大きな利点をもたらします。この種のレーザーは、その固有の多モード特性と低い空間コヒーレンス性により、無干渉の全視野イメージングといったアプリケーションで独自の利点を示しています。例えば、RLsは、光散乱媒質中で誘導放出によりコヒーレント光を生成し、非線形応答と独自のスペクトル変動を持つため、センシングやイメージングの分野で潜在的な応用があります。また、RLsは複雑なネットワークにおける非...

特集報道：Pound–Drever–Hall前方フィード技術：フィードバックを超えるレーザー位相ノイズ抑制 著者: Yu-Xin Chao, Zhen-Xing Hua, Xin-Hui Liang, Zong-Pei Yue, Li You, Meng Khoon Tey 機関: 低次元量子物理国家重点実験室、物理学部、清華大学、北京、中国 ジャーナル: Optica 公開日: 2024年7月9日 DOIリンク: ここをクリック 一、研究背景 過去数十年間、超安定光学参考キャビティにロックされた狭線幅レーザーの出現は、重力波検出、光学時計、超低ノイズ光子マイクロ波生成、高忠実度の原子量子ビット制御、超冷分子のコヒーレント合成、暗黒物質及び基本定数の変化の探査など、革新的な技術の先駆けとなり...

超狭帯域混合集成自己注入ロック式780nmレーザーに関する研究報告 研究背景 現代科学技術において、狭帯域レーザーは多様な用途で非常に重要な役割を果たしています。これには、古典的および量子センシング、イオン捕捉系、位置測定／ナビゲーション／タイミングシステム、オプティカルクロック、マイクロ波周波数合成器などが含まれます。特に可視光および近赤外光スペクトル範囲における低ノイズレーザーは、量子計算、センシング、原子時計に使用されるレーザービームの束縛および冷却技術のために重要です。本研究では、780nmの動作波長で混合集成された狭帯域レーザーを示し、105Hzの自己異なり帯域幅を実現しました。この研究は、Hzレベルの狭帯域レーザー技術の実現可能性を示すだけでなく、将来の探求のための基礎も築いてい...

波導偏極化激兆による青から紫外線の波長でのモードロッキングの研究報告 光電子学の分野において、レーザー技術の進歩は情報技術、生物医学、工業加工などの多岐にわたる領域の進展を大いに促進しています。特にモードロックレーザー技術は、その超短パルスと高い繰り返し率の特徴により、精密測量や高速通信などの分野で重要な応用価値を示しています。しかし、従来の量子井戸や材料の非線形効果に基づくモードロックレーザーは、パルス幅や作業温度に制限があることが多いです。そこで、研究者は新しい材料体系やデバイス構造を用いて、より高性能なレーザー源が得られる可能性を探求しています。 最近、フランスのモンペリエ大学（Laboratoire Charles Coulomb, L2C）、パリ大学 - サクレー校（Centre ...