| 研究課題/領域番号 |
21K18197
|
|---|
| 研究種目 |
挑戦的研究(開拓)
|
| 配分区分 | 基金 |
|---|
| 審査区分 |
中区分30:応用物理工学およびその関連分野
|
|---|
| 研究機関 | 横浜国立大学 |
|---|
研究代表者 |
向井 剛輝 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 教授 (10361867)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2021-07-09 – 2024-03-31
|
| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
|
| 配分額 *注記 |
26,000千円 (直接経費: 20,000千円、間接経費: 6,000千円)
2023年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2022年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2021年度: 14,950千円 (直接経費: 11,500千円、間接経費: 3,450千円)
|
|---|
| キーワード | 単一光子放出器 / 量子ドット / メタマテリアル / 集束イオンビーム加工 / シリカコーティング / 微小光共振器 / 局所プラズモン / 走査型プローブ顕微鏡リソグラフィ / 光共振器 / 走査型プローブ顕微リソグラフィ / ナノ精度の位置制御 |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、ナノオーダーサイズの革新的な極小単一光子放出器を実現する。具体的には、走査型プローブ顕微鏡(SPM)リソグラフィの手法を用いてナノ結晶光子源を単一メタマテリアル共振器の最適位置に正確に設置し、量子光学における所謂弱結合状態を作る技術を開発する。単一光子に量子情報を載せて情報制御を行う技術においては、量子ビットを偏光、位相、スピンなどで制御するとともに、光子を必要なタイミングで必要な方向に向けて簡便かつ確実に生成できる性能が必要となる。本研究で取り組む素子は、ナノ結晶光子源の発光特性を、これら実用化のための要求を満たすように改善することができる。
|
| 研究成果の概要 |
光子発生源であるナノ結晶と単一メタマテリアル共振器を人工的な操作によって極めて高精度に位置制御して組み合わせることで、ナノオーダーサイズの革新的な極小単一光子放出器を実現することを目的として研究を行なった。光子発生源としてコロイド型半導体量子ドットを用い、特にそのシリカコーティング技術を開発した。メタマテリアル共振器は、当初計画を変更し、より形状任意性の高い集束イオンビーム装置を利用する手法で作製した。最終的に、偏光制御した単一光子を放出できる素子の実現と性能実証、及びプレーナー型固体量子回路の実現に好適となる横方向に光子放出を行える単一光子放出器の提案と試作、などの成果を得た。
|
| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
この研究で我々は、光子源１個と単一メタマテリアル共振器とを組み合わせた、独自の単一光子放出器を提案し動作実証を行なった。本研究で用いたコロイド型量子ドットは量子もつれあい光子対の生成に必要な３次元構造対称性を持ち、安価に大量生産可能である。本研究では、量子演算の基底状態に利用される偏光を制御した光子放出が実現できることを示した。また、現在までに報告されたほとんどの単一光子放出器は基板面からの垂直放射であるが、本研究ではプレーナー型量子回路の実現に必要な横方向への光子放出が実現できることも示した。この新しい極小な光量子素子は既存技術との親和性も高く、量子情報処理技術の基盤技術となり得る。
|
