2019年度 物理学特別講義第二十二   Special Lectures in Physics XXII

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開講元
物理学コース
担当教員名
山本 倫久 
授業形態
講義
曜日・時限(講義室)
火7-8(H116)  
クラス
-
科目コード
PHY.P561
単位数
1
開講年度
2019年度
開講クォーター
1Q
シラバス更新日
2019年3月22日
講義資料更新日
-
使用言語
日本語
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講義の概要とねらい

この講義では、半導体微細構造などにおける量子状態制御の研究を概観します。半導体の微細構造を用いて“量子”を周囲の環境から巧みに切り離し、その状態を電気的に制御する技術の開発が、最近10年で大きく進展しています。同時にこの技術開発に牽引され、これまで見ることができなかった物理現象が、洗練された半導体の実験系で検証されるようになってきました。一方で、量子情報処理への期待から、将来の技術的な課題も徐々に明らかになっています。そして、この課題を正攻法で克服する技術開発と、我々が進めている飛行量子ビットのような全く別の量子アーキテクチャーの開発が同時に進められています。本講義では、このような半導体量子制御の研究を基礎から最前線まで解説します。

到達目標

半導体の量子制御の研究を理解する上で必要な物理の基礎を理解することを第一の目標とします。この基礎があれば、最前線の研究まで一気に理解できるでしょう。その上で、半導体量子情報デバイスの開発研究における現在の課題や解決手法を理解し、それぞれの手法の長所や問題を考察していただきます。また、このような研究進展の流れを理解することにより、課題解決力を身につけていただきたいと思います。

キーワード

量子ドット 電子波干渉計 量子コヒーレンス 近藤効果 電子スピン共鳴 2粒子干渉 量子ビット操作 量子電子光学実験 

学生が身につける力

国際的教養力 コミュニケーション力 専門力 課題設定力 実践力または解決力

授業の進め方

毎回出席を取る

授業計画・課題

  授業計画 課題
第1回 半導体における量子制御技術の概観 電子系の制御から量子ビット操作まで
第2回 量子化伝導 半導体二次元電子系、量子細線、量子ホール効果、ランダウアー・ビュティカー公式
第3回 単一電子伝導 量子ドットの形成と単一電子伝導
第4回 電子波干渉 散乱理論と2経路干渉
第5回 近藤効果 量子ドットの近藤効果:近藤の位相シフト、近藤雲の検出実験
第6回 量子電子光学実験 量子雑音と2粒子干渉、単一電子源
第7回 電子スピンの量子ビット 電子スピン共鳴とSWAP操作、GaAs量子ドットとSi量子ビット
第8回 局在量子ビットと非局在量子ビット 半導体量子情報技術の課題と展望

教科書

特になし

参考書、講義資料等

・Rep. Prog. Phys. 81 056503 (pp33) (2018) “Coherent control of single electrons: a review of current progress” Christopher Bäuerle et al.
・応用物理 Vol. 87, No. 2 (2018). 「量子ドットを用いた量子情報デバイス」樽茶清悟
・応用物理 Vol. 88 No. 2 (2019). 「固体の電子波の非電荷自由度」山本倫久

成績評価の基準及び方法

講義に関連したレポート、授業への貢献度、授業中の質問、などで判定する

関連する科目

  • 特になし

履修の条件(知識・技能・履修済科目等)

特になし

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