2017 Fiscal Year Research-status Report
シリコン共振器を用いた1チップ量子もつれ光源の開発
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17K05091
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| Research Institution | National Institute of Information and Communications Technology |
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Principal Investigator |
藤原 幹生 国立研究開発法人情報通信研究機構, 未来ICT研究所量子ICT先端開発センター, 研究マネージャー (70359066)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | シリコンリング共振器 / 量子もつれ光源 / time-bin entanglement / 通信波長帯 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
シリコンリング共振器を用いての量子もつれ光子対の生成の効率化が本研究での主なターゲットであった．今回一つのリング共振器に2方向からCWのポンプレーザを入力し，異なるポートからそれぞれ量子もつれ光子対の生成に成功した．1つの共振器から2対の量子もつれ光子対の生成に成功しており，今後量子光回路を実現する際の小型化に極めて有効である．2つのポンプ光を入射する際，異なる方向からの入射を行っている．反射などが起こっていない場合，相互作用は殆どないと予想された．しかしながら実験では同時に2つのポンプ光を入射した場合，ポンプ光1つの場合よりもほぼ倍の光子対生成に成功した．この結果はポンプ光の反射や共振がシリコンリング共振器内で発生していることを示唆し，世の中に知られていなかった結果である．つまり，シリコンリングのある特定部分で反射が発生し，ポンプ光強度の干渉が発生していると推察される．また，通信波長帯での量子もつれ光子対の波長多重化にも挑戦し，半径10ミクロンのシリコンリングを用いて2対の量子もつれ光子対の生成に成功した．
一方ポンプ光のパルス化を進めたが，量子もつれの明瞭度の劣化がみられた．世界的にもシリコンリング共振器に対し，ポンプ光をパルス化してtime-bin量子もつれを生成できた例はない．シリコンリング内でCWレーザ使用時と異なる現象が発生している可能性があり，パラメータを変化させてシリコンリング共振器内での物理現象を解明していく．
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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
CWレーザを用いた2方向からのポンプ光入射による2ペアの光子対生成に成功したが，ポンプ光をパルス化した実験では良好な量子もつれを確認に至らなかった．
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| Strategy for Future Research Activity |
シリコンリング共振器を用いたtime-bin 量子もつれ生成においてポンプ光のパルス化に成功した例は世界にも存在しない．生成された光子対に“もつれ”が生じていないもしくはその度合いが劣化している現象がみられる．これはシリコンリング内で我々が解明していない現象が発生している可能性が高く，何故パルス光をポンプ光として用いた場合量子もつれの明瞭度が劣化するかの原因解明を進める．
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| Causes of Carryover |
初年度その他の費用として論文掲載費に200,000円を予定していたが，実験を進める上で必要な装置類（例電源が複数必要など）が明らかとなり，200,000円の多くを物品費に充てた．残高2179円はH29年度に十分充当できなかった光学部品に充てる．
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