研究内容

メゾスコピック系とは

近年、極小の電子回路を舞台として、量子力学的な効果を人間の手で制御しようという、人工量子系の研究が活発に行われています。このような人工量子系は、”メゾスコピック系”と呼ばれることもあります。メゾスコピック系(mesoscopic系)とは、バルク物質のように巨視的なサイズの物質でもなければ、逆に原子レベルのように小さなスケールでもなく、その中間(meso-)の大きさの系という意味です。近年のナノテクノロジーの発展によって、このような系で普遍的に発現する量子現象を扱う研究が盛んになってきました。

*右図は、人工量子系の代表例である電子波干渉計で観測された電子干渉パターン。

量子多体状態の制御

人工量子系の多くは、半導体や金属薄膜を微細加工して作られる数nm~数ミクロン程度の小さいサイズのものです。しかし、それらはいくつかの外部パラメータによって制御できるようにデザインされています。このような系を用いる研究の醍醐味は、電子の電荷・スピン・コヒーレンス・電子間相互作用など、人間の手で量子力学的な効果を様々に制御できる点にあります。また、実験結果と理論との精密な比較が可能であることも、この分野の大きな特色です。定量的な研究を行うことによって、量子効果を利用した超高感度測定が可能となりますし、逆に、精密測定によって、これまでに想像すらできなかったような新現象が発見される可能性もあります。

*左図は、微細加工の例。

進学を希望する学生の皆さんへ

教科書をほんの一歩踏み出すと、世の中は驚きと発見に満ちています。
 ・物理の基本原理に興味のある方
 ・電子一個を操作したい方
 ・新しい測定技術を開発したい方
 ・現実の物質を相手に超精密な実験をしたい方
 ・ものづくりが好きな方
 ・「世界で初めて」に挑戦したい方
 ・物理を楽しく議論するのが好きな方
一緒に研究しませんか。意欲に満ちた方々の積極的な挑戦に期待します。
ともに考え、議論し、実験を工夫することによって、一緒に新しい物理を切り拓いていきましょう。

最近の主要な成果や現在進行中の主なテーマは以下のとおりです。