2013 Fiscal Year Annual Research Report
酸化エルビウム結晶におけるポピュレーション操作と量子メモリへの応用
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24360033
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| Research Institution | NTT Basic Research Laboratories |
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Principal Investigator |
俵 毅彦 日本電信電話株式会社ＮＴＴ物性科学基礎研究所, 量子光物性研究部, 主任研究員 (40393798)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
尾身 博雄 日本電信電話株式会社ＮＴＴ物性科学基礎研究所, 機能物質科学研究部, 主任研究員 (50257218)
後藤 秀樹 日本電信電話株式会社ＮＴＴ物性科学基礎研究所, 量子光物性研究部, 主幹研究員 (10393795)
寒川 哲臣 日本電信電話株式会社ＮＴＴ物性科学基礎研究所, 量子光物性研究部, 主席研究員 (70211993)
倉持 栄一 日本電信電話株式会社ＮＴＴ物性科学基礎研究所, 量子光物性研究部, 主任研究員 (10393802)
足立 智 北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10221722)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | STIRAP / 酸化エルビウム / エネルギー移動 |
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| Research Abstract |
本年度は①Erイオン間相互作用の制御、②Stark準位均一幅評価、③ナノ構造作製に向けたEr2O3加工条件の検討を行なった。
①Erイオン間相互作用の制御：Er2O3結晶中ではErイオン間距離が数オングストロームと近接しているためエネルギー移動が高い確率で生じ、ポピュレーションが散逸してしまうということが昨年明らかとなっていた。そこで今年度はErイオン間距離を制御するため、スカンジウム(Sc)で混晶化することを検討した。その結果MBE法でEr濃度100-1%の間の(ErSc)2O3単結晶薄膜を得ることに成功し、またEr間相互作用の抑制によりエネルギー移動効率を1/100に低減することが可能となった。さらにStark準位の不均一幅の減少（1/3以下）および発光の長寿命化（10倍以上）も観測された。
②Stark準位均一幅評価：STIRAP実現にはStark準位の均一幅が重要なパラメータの一つである。そのため今年度はスペクトルホールバーニングによる均一幅評価を試みた。しかしながらこれまでのところ明瞭なホール形成は確認できておらず、その原因として薄膜での測定であるため相互作用長が短く、かつ測定系の波長分解能が不足しているためと考えている。そのため現在試料構造および測定系について改善を進めている。
③ナノ構造作製に向けたEr2O3加工条件の検討：Er2O3をフォトニック結晶共振器中に埋め込み、単一光子レベルでのSTIRAPを実現することを本課題の最終目標としている。しかしEr2O3単結晶薄膜の微細加工例は非常に少ないため、その条件を詳細に調べる必要がある。今年度はドライエッチングによるEr2O3の加工条件を最適化し、数ミクロン～数十ナノの微細構造の作製に成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
均一幅の測定に苦戦しており、予定のSTIRAP実証は達成できなかった。しかしErイオン間相互作用の制御や微細加工条件の最適化などは予想以上に進捗しており、若干の遅れは見られるものの次年度に向け着実に進展していると考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
・高分解能測定系およびEr2O3導波路構造を用いた均一幅の評価
・STIRAPの実証
・Er2O3埋め込み型フォトニック結晶共振器の作製と特性評価
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[Presentation] Arbitrary qubit rotation by double STIRAP in Er2O3 thin film2013
Author(s)
Y, Kawakami, Y. Hozumi, R. Kaji, S. Adachi, T. Tawara, H. Omi
Organizer
Y, Kawakami, Y. Hozumi, R. Kaji, S. Adachi, T. Tawara, H. Omi
Place of Presentation
Matsue, Japan
Year and Date
20130622-20130626
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