| 研究課題/領域番号 |
19K03705
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分13020:半導体、光物性および原子物理関連
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| 研究機関 | 東京電機大学 |
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研究代表者 |
安食 博志 東京電機大学, 理工学部, 教授 (60283735)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2021年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2020年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2019年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| 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 / 薄膜 / ドレスト状態 / 励起子 / 共振器 / 表面ポラリトン |
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| 研究開始時の研究の概要 |
量子もつれ光子対は量子情報処理技術で重要な役割を果たす．本研究は，半導体薄膜による量子もつれ光子対の生成効率を最大にするための膜厚を明らかにし，さらに，光と物質の相互作用を著しく増強させる共振器を用いることによって，もつれ光子対の生成効率がどの程度高くなるかを調べる．また，独自に開発した励起子-光結合状態の理論により，これまで知られていなかった「共振器表面ポラリトン」の新規概念を確立し，光子対生成効率の共振器効果を定量的に明らかにする．
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| 研究成果の概要 |
本研究では，共振器-薄膜系における励起子分子からの量子もつれ光子対の生成について理論的に調べた．強結合領域では，量子もつれ光子対の生成過程の中間状態は励起子と光子の２量子分の結合状態（２励起ドレスト状態）である．そこで，励起子分子から２励起ドレスト状態への遷移確率の各種パラメータ依存性を計算し，遷移確率が高くなる条件を調べた．
励起子分子は表面励起子ポラリトンへ遷移した場合，量子もつれ光子対として取り出すことが難しい．そこで，共振器がある場合の表面ポラリトンの状態を計算した．その結果，共振器のQ値が高くなると，表面ポラリトンへの遷移が強く抑制されることが明らかになった．
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| 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，さらにはこれを共振器に埋め込んだ系により，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，共振器-薄膜系に特有なドレスト状態を経て励起子分子から量子もつれ光子対が生成される過程を理論的に考察し，量子もつれ光子対の生成に不利な表面ポラリトンへの遷移が，共振器により強く抑制されることを明らかにした点で意義がある.
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