Solid state Quantum Electrodynamics in Quantum Dot Nanocavity Multiply Coupled Quantum Systems and Its Application to Novel Light Sources

2019 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 15H05700
• Research Category: Grant-in-Aid for Specially Promoted Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering; Engineering
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: ARAKAWA Yasuhiko 東京大学, ナノ量子情報エレクトロニクス研究機構, 特任教授 (30134638)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): IWAMOTO Satoshi 東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (40359667) ; SHIMIZU Akira 東京大学, 総合文化研究科, 教授 (10242033) ; OTA Yasutomo 東京大学, ナノ量子情報エレクトロニクス研究機構, 特任准教授 (90624528)
• Research Collaborator: KOSHINO Kazuki ; KAMIDE Kenji
• Project Period (FY): 2015 – 2021
• Keywords: 量子ドット / 量子ナノ構造 / フォトニック結晶 / 光と物質の相互作用の物理 / 共振器量子電気力学 / 量子ドットレーザ / 単一光子源

Outline of Final Research Achievements

We investigated light-matter interactions between semiconductor quantum dots and photons confined in optical nanostructures and their applications to novel quantum light sources. We realized a number of quantum photonic devices attractive from the viewpoint of fundamental science and applications, including a quantum-dot cavity quantum electrodynamics system exhibiting the world’s highest figure of merit in strong coupling regime, a quantum-dot single photon source operating at far above room temperature, a nanowire quantum dot laser with ultra-small device volume and topological nanolasers.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

光と物質の相互作用の物理は、あらゆる光デバイスの基礎をなすものである。本研究では、固体量子系である半導体量子ドットを用いて同物理を探求することにより、多様な素励起が関わる興味深い相互作用の物理を明らかにするのみならず、レーザや量子光源などの光デバイスに新たな知見をもたらした。これらの成果は、光通信や光量子情報処理の分野に大きな進展をもたらすことが期待されており、学術と工学的応用の双方からきわめて意義深い。

Free Research Field

量子ドットをはじめとする半導体量子ナノ構造の物理とその量子光エレクトロニクス応用