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。

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