2015 Fiscal Year Research-status Report
半導体量子ドット-光ナノ共振器結合系を用いた多光子NOON状態生成の理論
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15K20931
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
上出 健仁 東京大学, ナノ量子情報エレクトロニクス研究機構, 助教 (50454062)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 量子ドット / 量子光源 / N00N状態 / ナノ共振器 / 量子光学 / 共振器電気力学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の主要課題である「量子ドット(QD)-共振器結合系を用いたN00N状態生成」について現在遂行中である。結合系特有の量子干渉効果を用いた効率的な生成法を多角的に検討している。その検討案の一つとして、複数の結合共振器と量子ドットとの強結合系においては、定常励起下における発光ダイナミクスにおいて、高速の強度変調が自律的に発生することが明らかになった。当初予期しなかった自励振動現象を発見した。この結果について、国内会議１件[1]、及び、国際会議１件[2]にて報告した。
もう一つの研究目的として、QD・共振器系単一光子源の外部制御法の考案がある。今年度はスペクトルフィルタリングの効果について解析を行った。我々は、フィルタ通過後の光に対する単一光子純度を定量的に示す強度相関関数g2(0)の計算法を提案し、その方法に基づき３種類(ローレンツ型、ガウス型、矩形)のフィルタ対する解析式を導いた。これを用い、実際の系の物性値を用い、単一光子純度や発光レートを数値的に評価した。その結果、(i)フィルタの最適なスペクトル幅が励起子分子束縛エネルギーと発光線幅エネルギーの間のエネルギー程度であることや、(ii)励起方法がインコヒーレントポンプかコヒーレント共鳴励起かにより相性の良いフィルタの種類が異なることなど、最適化方法の指針を与える知見を得た。また、コヒーレント共鳴励起下では、矩形フィルタを通過後に特有の非従来型干渉効果による多光子状態の除去が起き、干渉条件を満たした場合に単一光子の高純度化が起こることが分かった。本研究成果については学術論文誌[3]にて報告した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
N00N状態の生成についてアイディアはまとまりつつあるが、定量評価は完了していない。
一方、量子ドットナノ共振器結合系の発光ダイナミクスについて、高速自励振動という当初予期しなかった新たな発見が得られ、国内会議１件[1]、及び、国際会議１件[2]にて報告した。また予定通り、量子ドット単一光子源に対するスペクトルフィルタリング効果に関する研究がまとまり、学術論文による発表を行った[3]。全体として、研究はおおむね順調に進んでいると判断する。
[1] 上出ほか「量子エミッタを含む結合ナノ共振器系のダイナミクスの解析」第63回応用物理学会春季学術講演会 (2016年3月、東工大) [2] K. Kamide et al., "Self-pulsation in coupled cavity QED systems", PLMCN17 (Mar. 2016, Nara, Japan). [3] K. Kamide et al., Phys. Rev. A 92, 033833 (2015).
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究の主要課題である「量子ドット-共振器結合系を用いたN00N状態生成」について引き続き理論解析を行う。
また、2015年度に予期せず発見された自律振動現象など、非線形動力学が高効率多光子光源へ活用できる可能性がある。今後これについても注目し、最終的な目標である高効率N00N状態生成法の提案と定量評価まで達成したい。
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| Causes of Carryover |
本年度の研究は簡単なモデル化と解析計算により遂行されたため、当初予定していたクラスター計算機の導入は本年度は見送った。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度以降、必要になり次第、クラスター計算機のを検討し、それ以外は、情報収集や成果発表のための書籍や旅費に充てる。
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[Presentation] Self-pulsation in coupled cavity QED systems2016
Author(s)
Kenji Kamide, Satoshi Iwamoto, and Yasuhiko Arakawa
Organizer
17th International Conference on Physics of Light-Matter Coupling in Nanostructures (PLMCN17)
Place of Presentation
Todaiji Temple Cultural Center, Nara, Japan
Year and Date
2016-03-30 – 2016-03-30
Int'l Joint Research
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