나노기술 및 정책 정보

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오사카대학(大阪大學), 이화학연구소(RIKEN) 등 공동연구팀이 게이트 제어형 반도체 양자점 구조를 개량하여 단일 입자 수준에서 각운동량이 광자에서 전자로 옮겨지는 것을 실증하고, 빛의 단위인 광자로 만들어진 단일 전자스핀을 파악하고 정보를 읽는 데 성공함. 지금까지 빛으로 생성 된 전자스핀을 반도체 중에서 검출하기 위해서는 수많은 입자가 필요했으며, 단일 광자로부터 단일 전자스핀으로 형태를 변환 할 때 그 스핀의 정보가 제대로 나타나고, 사용이 가능한지는 규명된 바 없음. 연구팀은 기존에는 하나의 양자점을 사용하여 빛으로 여기된 전자를 파악하고 스핀 읽기를 실현하고자 했지만, 터널 효과에 의해 인접한 전자스핀을 새롭게 배치함으로써 빛의 영향을 받지 않는 안정된 스핀 읽기를 실현함. 이번 연구로 가장 기본적인 광–스핀 사이의 변환 원리가 검증함. 향후 이 기술을 양자 정보의 단일 광 스핀 검출기로 사용하여, 중첩 상태나 양자 얽힘 상태에 있는 원편광 등의 광원을 사용한 고급 양자 역학적 정보를 활용할 수 있을 것으로 보임. 본 연구 성과는 ‘Nature Communications’ 지에 게재됨