量子凝縮相研究チーム

主宰者

主宰者名 河野 公俊 Kimitoshi Kono
学位 理学博士
役職 チームリーダー
略歴
1982東京大学大学院理学系研究科物理学専攻 博士課程修了
1982兵庫教育大学学校教育学部 助手
1987同 助教授
1989筑波大学物理学系(低温センター) 助教授
1992東京大学物性研究所 助教授
2000理化学研究所 河野低温物理研究室 主任研究員
2013同 創発物性科学研究センター 量子情報エレクトロニクス部門 量子凝縮相研究チーム チームリーダー (現職)
2018国立交通大学 電子物理學系 教授(現職)

研究室概要

極限的な清浄度を有する液体ヘリウム表面の2次元電子系やイオンなどを、一電子あるいは一イオンのレベルで制御する技術を開発し、その量子素子への応用を追求する。具体的には、面内方向の空間的な閉じ込めによる離散準位間や垂直方向の表面準位や原子・イオンの量子遷移について、マイクロ波分光やレーザー分光を用いて、超流動ヘリウム環境に置かれた単一量子系の量子過程に関する研究を行う。

研究分野

低温物理学

キーワード

超流動
2次元電子系
マイクロ波
ナノデバイス
量子計算

研究紹介

超流動ヘリウム中のジスプロシウム原子による素励起の研究

液体ヘリウムは金属原子やイオンと様々な相互作用を行い、多様な量子現象を発現する。超流動ヘリウム中にレーザーアブレーションにより導入したジスプロシウム(Dy)原子の内殻励起のレーザー分光により、Dy原子のレーザー励起に伴って放出される超流動ヘリウム中の素励起(フォノン・ロトン)を観測することに初めて成功した。

レーザー励起に伴うDy原子の吸収スペクトルの高エネルギー側に新しいスペクトル構造を観測し、それがフォノンウイングと呼ばれる、Dy原子の内殻励起にともなって素励起を1つ放出する過程に対応することを明らかにした。この過程の特徴である、シャープなゼロフォノン吸収線とブロードなフォノンウイングとの間にギャップが見られ、素励起の状態密度を反映していることから上記の結論が得られた。

このスペクトル構造がこれまで発見されなかった原因について、レーザー励起強度が強すぎたために、吸収の飽和が起こっていた可能性が高いことを、レーザー光強度依存性から結論した。

 

液体ヘリウム中ジスプロシウム原子の吸収スペクトル。ゼロフォノン線とフォノンウイングの間にギャップが認められる。

メンバー一覧

河野 公俊 Kimitoshi Kono

チームリーダー kkono[at]riken.jp R

研究紹介記事