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2019 Fiscal Year Annual Research Report

量子ドット-ナノ共振器結合系における真空ラビ振動を用いた幾何学量子ゲートの実現

Research Project

Project/Area Number 18J13565
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

車 一宏  東京大学, 先端科学技術研究センター, 特別研究員(PD)

Project Period (FY) 2018-04-25 – 2020-03-31
Keywordsフォトニック結晶 / 量子ドット / 共振器量子電磁力学 / 量子ゲート
Outline of Annual Research Achievements

本研究では、半導体量子ドットと高Q値フォトニック結晶ナノ共振器の強結合系における
真空ラビ振動の制御技術として、幾何学位相を用いた量子操作手法を用いることで、従来の動的な量子操作手法よりも操作誤りなどに対してロバストな制御を実現し、それを用いた幾何学量子ゲートの開発や量子光回路への応用を検討する。

真空ラビ振動の制御を行うためには、より高い共振器Q値の実現が不可欠であることから、本年度では、表面吸収による光損失を低減するための新たな表面パッシベーション手法を用いたQ値改善に取り組み、QDを含むアクティブなフォトニック結晶ナノ共振器で実験Q値16万を実現した。これはこれまでのQDを含むフォトニック結晶ナノ共振器の中で世界最高値である。また、真空ラビ振動の幾何学位相操作に関する数値解析にも取り組んだ。その結果、幾何学位相操作を用いることで、一定の量子操作の条件下において真空ラビ振動がロバストに制御できることを見出した。この成果は、真空ラビ振動を用いたロバストで高速な量子情報操作を実現する上で大いに役立つと考えられる。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (5 results)

All 2020 2019 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 1 results) Presentation (1 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Int'l Joint Research] Harvard University(米国)

    • Country Name
      U.S.A.
    • Counterpart Institution
      Harvard University
  • [Journal Article] Surface-passivated high-Q GaAs photonic crystal nanocavity with quantum dots2020

    • Author(s)
      Kuruma Kazuhiro、Ota Yasutomo、Kakuda Masahiro、Iwamoto Satoshi、Arakawa Yasuhiko
    • Journal Title

      APL Photonics

      Volume: 5 Pages: 046106

    • DOI

      10.1063/1.5144959

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Fabrication and optical characterization of photonic crystal nanocavities with electrodes for gate-defined quantum dots2020

    • Author(s)
      Tajiri T.、Sakai Y.、Kuruma K.、Ji S. M.、Kiyama H.、Oiwa A.、Ritzmann J.、Ludwig A.、Wieck A. D.、Ota Y.、Arakawa Y.、Iwamoto S.
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 59 Pages: SGGI05

    • DOI

      10.7567/1347-4065/ab5b62

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Single Plasmon Generation in an InAs/GaAs Quantum Dot in a Transfer-Printed Plasmonic Microring Resonator2019

    • Author(s)
      Tamada Akihito、Ota Yasutomo、Kuruma Kazuhiro、Watanabe Katsuyuki、Iwamoto Satoshi、Arakawa Yasuhiko
    • Journal Title

      ACS Photonics

      Volume: 6 Pages: 1106~1110

    • DOI

      10.1021/acsphotonics.8b01749

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Scheme for Coherent Control of Vacuum Rabi Oscillations in a Quantum Dot-Cavity System using Geometric Phases2019

    • Author(s)
      K. Kuruma, Y. Ota, S. Iwamoto, and Y. Arakawa
    • Organizer
      2019 International Conference on Solid-state Devices and Materials
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2021-01-27  

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