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整理番号 6279   (公開日 2012年08月06日) (カテゴリ 情報・通信エレクトロニクス
簡便かつ室温動作可能な実用単一光子発生器の開発
●内容 量子情報処理において必要不可欠な単一光子源を簡便な手法で実現し、量子情報処理の本当の意味での実用化を目指している。
既存の単一光子源は、高度な技術(ハイテク)や極低温を必要とし、その規模の大きさや環境負荷の高さからあまり実用的とはいえない。私たちはこれまで、少数個の気体原子を光微小共振器内に閉じ込めた状況下で起こる量子現象を基礎学問的な観点から研究してきた。そこで得た知識と培われた技術を実用的な方面にも応用し、簡便(ローテク)かつ室温動作可能な単一光子源を作成した。
具体的には、ナノサイズの半導体微粒子(コロイダル量子ドット)をポリマー(PMMA)中に固定するという、安価かつ簡便な手法である。下の画像にもあるように、単一光子源の証であるアンチバンチングがはっきりと確認された。
現在、この単一光子源の発展型として、パルス光励起と光微小共振器を利用した「オンデマンド化」、波長の異なる複数の単一光子を同一ファイバーに導く「量子暗号通信の波長多重化」、量子計算を行う際に必要となる、光子の不可弁別性を利用した「相関をもつ(エンタングルした)複数個の光子発生」に挑戦している。
関心を持つ企業との共同研究を希望している。
●研究者
教授 久我 隆弘
大学院総合文化研究科 広域科学専攻
●画像


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単一光子源の強度相関測定装置
ポリマー(PMMA)中に拡散した半導体ナノ粒子(コロイダル量子ドット)からの発光を光子計数法で観測し、強度相関(同時計数)を測定する実験装置。

(C) 久我研究室

同時計数法によるアンチバンチングの観測
二つの光検出器で観測される信号の時間差を横軸に取り、その頻度を縦軸に取ったもの。時間差がゼロのところの頻度がほぼゼロになっている。これは、アンチバンチングと呼ばれ、光源からは一度に一つの光子しか放出されていないこと(単一光子源)の証拠となる。

(C) 久我研究室
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上記内容は、各研究者へのインタビューをもとに東京大学 産学協創推進本部で骨子をまとめたものです。
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