Control of electron spin flip in semiconductor self-organized quantum dots Atsushi Tackeuchi 　　　　　The exchange interaction between quantum dots (QDs) is important in the 　　　　　manipulation of carrier spins in QDs. There is a possibility of flipping 　　　　　the carrier spin in one QD by controlling the carrier spin in the 　　　　　adjacent QD via the interdot exchange interaction. Such a correlation 　　　　　will be useful in quantum computation.　 　　　　　 　　　　　We have investigated antiferromagnetic coupling between semiconductor 　　　　　quantum dots. Self-organized vertically coupled QDs were grown 　　　　　successfully. Electron spin is observed to flip at 80 ps after 　　　　　photoexcitation via the interdot-exchange interaction. The spin 　　　　　relaxation time under the antiferromagnetic order is extended to 10-12 　　　　　ns, one order of magnitude longer than that in isolated quantum dots. 　　　　　The antiferromagnetic order exists at temperatures lower than 50-80 K. 　　　　　The photoluminescence experiments for various carrier densities show 　　　　　that antiferromagnetic coupling disappears when the electron pairing 　　　　　probability is low. A model calculation based on the Heitler-London 　　　　　approximation supports the finding that the antiferromagnetic order is 　　　　　observable at low temperature.　This observation of the spin-flip 　　　　　process will open the door to spin-control using inter-dot exchange 　　　　　interaction applicable to future information processing and quantum 　　　　　computation. 　　　　　 　　　　　 　　　　　「半導体自己組織化量子ドットのスピンを操る」 　　　　　竹内　淳 　　　　　 　　　　　　半導体中の電子スピンを操ることが可能になれば、新しい自由度が一つ手に入 　　　　　ります。3次元的に電子を閉じ込めるナノ構造である量子ドットに電子を注入し 　　　　　てコヒーレンス時間を長くし、スピンをデジタル情報の0と1に対応させれば、情 　　　　　報処理の可能性が生まれます。スイスのD. Lossらは、隣接するドットのスピン 　　　　　どうしで交換相互作用を働かせることにより量子コンピューティングを実現でき 　　　　　ると提案し、大きな注目を浴びています。しかし、これまでドット間の交換相互 　　　　　作用は実験的に検証されていませんでした。 　　　　　 　　　　　　本講演では、量子ドット間の交換相互作用の働きによって反強磁性結合が生じ、 　　　　　スピンが反転する過程を直接的に観測した実験結果について報告します。富士通 　　　　　研究所の中田氏らによる高い結晶成長技術により縦方向に量子力学的に結合した 　　　　　自己組織化量子ドットの作製に成功しました。また、高い時間分解測定技術によ 　　　　　り、スピンが80ps前後で反転する過程を実測し、反強磁性秩序が50-80 K以下の 　　　　　温度で存在することを明らかにしました。今後の量子情報処理への応用と、半導 　　　　　体の基礎物理学の研究の両面において重要な知見が得られました。