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薄膜中における励起子分子の輻射ダイナミクスと量子もつれ光子対生成の理論

研究課題

研究課題/領域番号 16K05403
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 物性Ⅰ
研究機関東京電機大学

研究代表者

安食 博志  東京電機大学, 理工学部, 教授 (60283735)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2018年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2017年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2016年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
キーワード量子もつれ光子対 / 励起子分子 / 表面励起子ポラリトン / 量子井戸 / 励起子
研究成果の概要

量子コンピュータの基本的な媒体となる量子もつれ光子対は,励起子分子の輻射崩壊により生成される.励起子分子の輻射崩壊による遷移先には,表面励起子ポラリトンが含まれる.しかし,表面ポラリトンに遷移すると光子は外部へと取り出すことができないので,もつれ光子対は生成されない.そこで,もつれ光子対が生成できる過程とそうでない過程について遷移確率を計算した.その際に必要な表面ポラリトンの状態(光子成分と励起子成分の重み)はこれまで計算されていなかったが,本研究で初めて定量的に計算できた.以上の結果も利用することにより,量子もつれ光子対の生成効率に対して,最適な膜厚が存在することを明らかにした.

研究成果の学術的意義や社会的意義

量子情報処理技術の実用化に向けて様々な量子もつれ状態が提案されているが,量子もつれ光子対は環境からの影響が極めて小さい点に長所がある.もつれ光子対の実験の多くは量子ドットを利用しているが,光と物質系の相互作用が強くなる薄膜の方が効率よくもつれ光子対を生成できると考えられる.本研究では,量子もつれ光子対の生成効率に最適な膜厚が存在することを示し,その計算方法を明らかにしている点で意義がある.

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Biexciton relaxation associated with dissociation into a surface polariton pair in semiconductor films2018

    • 著者名/発表者名
      Mitsumori Yasuyoshi、Matsuura Shimpei、Uchiyama Shoichi、Saito Kentarao、Edamatsu Keiichi、Nakayama Masaaki、Ajiki Hiroshi
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 97 号: 15

    • DOI

      10.1103/physrevb.97.155303

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 薄膜における励起子分子の輻射緩和2016

    • 著者名/発表者名
      安食博志
    • 雑誌名

      第27回光物性研究会論文集

      巻: 27 ページ: 207-210

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Biexciton Radiative Decay to Surface Exciton Polariton2018

    • 著者名/発表者名
      H. Ajiki, Y. Mitsumori, S. Matsuura, S. Uchiyama, M. Sadgrove, K. Edamatsu
    • 学会等名
      EXCITON2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Thickness Dependence of Radiative Decay Time of Biexciton in Thin Film: Efficiency of Entangled Photon Generation2017

    • 著者名/発表者名
      H. Ajiki
    • 学会等名
      International Conference on Optics of Exciton in Confined Systems (OECS2017)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] CuCl薄膜中の励起子分子のエネルギー緩和時間の膜厚依存性II2017

    • 著者名/発表者名
      三森康義、内山将一、枝松圭一、植田誠史、中山正昭、安食博志
    • 学会等名
      日本物理学会秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 薄膜における励起子分子の輻射緩和2016

    • 著者名/発表者名
      安食博志
    • 学会等名
      第27回光物性研究会
    • 発表場所
      神戸大学(兵庫県神戸市)
    • 年月日
      2016-12-02
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 薄膜における励起子分子の輻射寿命の膜厚依存性2016

    • 著者名/発表者名
      安食博志
    • 学会等名
      日本物理学会2016年秋季大会
    • 発表場所
      金沢大学(石川県金沢市)
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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