共振器ＱＥＤ効果による良質な量子光生成に関する理論研究

• 研究課題/領域番号: 25400325
• 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: 大阪大学
• 研究代表者: 安食 博志 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60283735)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2015年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2014年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2013年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
• キーワード: 量子もつれ光子対 / 励起子分子 / 共振器 / 励起子 / 励起子-光結合状態 / ドレスト状態 / 半導体ナノ構造 / 電磁界解析シミュレーション / 量子ドット

研究成果の概要

量子もつれ光子対は、量子暗号などの量子情報処理技術や量子コンピュータの基本要素となる。本研究では、半導体ナノ構造を共振器中に配置した系で、純度が高い量子もつれ光子対を高効率に生成するための条件などを理論的に調べた。特に、所望のタイミングで光子対を生成することができるパルス光励起において、最適な生成条件を明らかにした。また、高純度なもつれ光子対が生成できる新しい系として、半導体ナノギャップ構造を提案した。

研究成果

• [雑誌論文] Cross-circularly polarized two-exciton states in one to three dimensions (2015)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Ajiki
  • 雑誌名: The Journal of Chemical Physics 巻: 142 号: 10
  • DOI: 10.1063/1.4914465
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Conditions for stronger field enhancement of semiconductor bowtie nanoantennas (2015)
  • 著者名/発表者名: Mitsuharu Uemoto and Hiroshi Ajiki
  • 雑誌名: Optics Letters 巻: 40 号: 8 ページ: 1695-1698
  • DOI: 10.1364/ol.40.001695
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Quantum description of exciton-light coupled states for a thin film (2015)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Ajiki
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 92 号: 15
  • DOI: 10.1103/physrevb.92.155316
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Luminescent activity of two‐level molecule with population inversion (2015)
  • 著者名/発表者名: Ryosuke Hata, Hiroshi Ajiki, Nobuhiko Yokoshi, Hajime Ishihara
  • 雑誌名: physica status solidi (c) 巻: 13 号: 2-3 ページ: 105-108
  • DOI: 10.1002/pssc.201510157
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Simulation Method for Resonant Light Scattering of Exciton Confined to Arbitrary Geometry (2014)
  • 著者名/発表者名: Mitsuharu Uemoto and Hiroshi Ajiki
  • 雑誌名: Optics Express 巻: 22 号: 8 ページ: 9450-9464
  • DOI: 10.1364/oe.22.009450
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Entangled-photon generation from a quantum dot in a microcavity through pulsed laser irradiation (2014)
  • 著者名/発表者名: Kazunori Shibata and Hiroshi Ajiki
  • 雑誌名: Physical Review A 巻: 89 号: 4
  • DOI: 10.1103/physreva.89.042319
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Rapid calculation method for Frenkel-type two-exciton states in one to three dimensions (2014)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Ajiki
  • 雑誌名: The Journal of Chemical Physics 巻: 141 号: 3
  • DOI: 10.1063/1.4887821
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Up-Converted Luminescence of a Two-Level Molecule with Population Inversion (2014)
  • 著者名/発表者名: R. Hata, N. Yokoshi, H. Ajiki and H. Ishihara
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 83 号: 9 ページ: 093401-093401
  • DOI: 10.7566/jpsj.83.093401
  • NAID: 210000133237
  • 査読あり
• [雑誌論文] Large and well-defined Rabi splitting in a semiconductor nanogap cavity (2014)
  • 著者名/発表者名: Mitsuharu Uemoto and Hiroshi Ajiki
  • 雑誌名: Optics Express 巻: 22 号: 19 ページ: 22470-22478
  • DOI: 10.1364/oe.22.022470
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 強結合領域における共振器-量子ドット系からのもつれあい光子対生成 (2013)
  • 著者名/発表者名: 安食博志
  • 雑誌名: レーザー研究 巻: 41 ページ: 492-496
  • NAID: 10031181931
  • 査読あり
• [学会発表] 離調共振器中の二準位系の上方変換的な協力放射 (2015)
  • 著者名/発表者名: 畑 遼介、余越 伸彦、安食 博志、石原 一
  • 学会等名: 光物性研究会
  • 発表場所: 神戸大学、神戸市
  • 年月日: 2015-12-11
• [学会発表] 薄膜中の励起子分子から表面励起子ポラリトンへの輻射緩和 (2015)
  • 著者名/発表者名: 安食博志
  • 学会等名: 日本物理学会秋季大会
  • 発表場所: 関西大学、吹田市
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] 薄膜における励起子と光の結合状態：複数の励起子準位を含めた一般化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 野上岳志、安食博志
  • 学会等名: 日本物理学会秋季大会
  • 発表場所: 関西大学、吹田市
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] カーボンナノチューブにおける光学遷移の選択則 (2015)
  • 著者名/発表者名: 安食博志
  • 学会等名: ナノカーボン研究会
  • 発表場所: 新世代研究所、東京
  • 年月日: 2015-09-03
  • 招待講演
• [学会発表] Entangled Photon States Generated from a Planar CuCl Microcavity (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Ajiki
  • 学会等名: CLEO/Europe-EQEC2015
  • 発表場所: Munich, Jermany
  • 年月日: 2015-06-21
  • 国際学会
• [学会発表] Hotspot-Induced Vacuum-Field Rabi Splitting in a Semiconducting Nanodimer as a Photonic Cavity (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Uemoto and H. Ajiki
  • 学会等名: CLEO/Europe-EQEC2015
  • 発表場所: Munich, Jermany
  • 年月日: 2015-06-21
  • 国際学会
• [学会発表] Luminescent Activities of a Two-level Molecule with Population Inversion (2015)
  • 著者名/発表者名: R. Hata, H. Ajiki, N. Yokoshi, and H. Ishihara
  • 学会等名: EXCON2015
  • 発表場所: Montreal, Canada
  • 年月日: 2015-05-18
  • 国際学会
• [学会発表] 薄膜における励起子と光の結合状態 (2015)
  • 著者名/発表者名: 安食博志
  • 学会等名: 日本物理学会第70回年次大会
  • 発表場所: 早稲田大学、東京
  • 年月日: 2015-03-21 – 2015-03-24
• [学会発表] 電磁誘導透過を応用した硬X線光子と原子核の相互作用について (2015)
  • 著者名/発表者名: 柴田一範、安食博志、兒玉了祐
  • 学会等名: 日本物理学会第70回年次大会
  • 発表場所: 早稲田大学、東京
  • 年月日: 2015-03-21 – 2015-03-24
• [学会発表] Semiconducting nanodimer as a photonic cavity: Large and well-defined Rabi splitting (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Uemoto and H. Ajiki
  • 学会等名: American Physical Society March Meeting 2015
  • 発表場所: San Antonio, USA
  • 年月日: 2015-03-02 – 2015-03-06
• [学会発表] 薄膜における弱く結合した励起子と光の固有状態 (2014)
  • 著者名/発表者名: 安食博志
  • 学会等名: 光物性研究会
  • 発表場所: 神戸大学、神戸市
  • 年月日: 2014-12-12 – 2014-12-13
• [学会発表] 非調和光アンテナ系と結合した二準位分子の励起過程と発光特性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 畑遼介、余越伸彦、安食博志、石原 一
  • 学会等名: 光物性研究会
  • 発表場所: 神戸大学、神戸市
  • 年月日: 2014-12-12 – 2014-12-13
• [学会発表] CuCl微小共振器における励起子分子の輻射緩和：Z_1,2励起子の影響 (2014)
  • 著者名/発表者名: 安食博志、松浦心平、三森康義、小坂英男、枝松圭一 、宮崎健一、金大貴、中山正昭、大畠悟郎、石原一
  • 学会等名: 日本物理学会2014年秋季大会
  • 発表場所: 中部大学、春日井市
  • 年月日: 2014-09-07 – 2014-09-10
• [学会発表] 光パルス励起による共振器量子ドット系からのもつれ光子対生成：高速かつ高効率に生成するための条件 (2014)
  • 著者名/発表者名: 柴田一範、安食博志
  • 学会等名: 日本物理学会2014年秋季大会
  • 発表場所: 中部大学、春日井市
  • 年月日: 2014-09-07 – 2014-09-10
• [学会発表] アンテナ-分子結合系のエネルギー透過現象における出力特性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 畑遼介、余越伸彦、安食博志、石原一
  • 学会等名: 日本物理学会2014年秋季大会
  • 発表場所: 中部大学、春日井市
  • 年月日: 2014-09-07 – 2014-09-10
• [学会発表] Up-Converted Photoemission Activity of a Two-Level Molecule with Population Inversion (2014)
  • 著者名/発表者名: R. Hata, N. Yokoshi, H. Ajiki and H. Ishihara
  • 学会等名: Satellite Workshop at Osaka University of AQIS 2014 "Physics of Quantum Information Processing"
  • 発表場所: Sigma Hall, Osaka
  • 年月日: 2014-08-25 – 2014-08-26
• [学会発表] Radiative decay of a biexciton in a CuCl microcavity (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Ajiki, S. Matsuura, Y. Mitsumori, H. Kosaka, K. Edamatsu, K. Miyazaki, Y. Kanatani, D. Kim, M. Nakayama, G. Oohata, and H. Ishihara
  • 学会等名: 15th Conference on Physics of Light-Matter Coupling in Nanostructures (PLMCN)
  • 発表場所: Montpellier, France
  • 年月日: 2014-06-09 – 2014-06-13
• [学会発表] Luminescence Activity of Two-level Molecule with Population Inversion (2014)
  • 著者名/発表者名: R. Hata, N. Yokoshi, H. Ajiki and H. Ishihara
  • 学会等名: 1st Optical Manipulation Conference (OMC'14)
  • 発表場所: Pacifico Yokohama, Yokohama
  • 年月日: 2014-04-22 – 2014-04-25
• [学会発表] Calculation of Large Rabi Splitting for Semiconductor Nanogap Microcavities (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Uemoto and H. Ajiki
  • 学会等名: 1st Kansai Nanoscience and Nanotechnology International Symposium
  • 発表場所: Senri Life Science Center, Osaka
• [学会発表] CuCl 微小共振器における励起子分子の輻射緩和 (2014)
  • 著者名/発表者名: 安食博志、松浦心平、三森康義、小坂英男、枝松圭一、宮崎健一、金大貴、中山正昭、大畠悟郎、石原一
  • 学会等名: 日本物理学会第６９回年次大会
  • 発表場所: 東海大学、平塚市
• [学会発表] Exciton Induced Hotspot at Nanogap of Semiconductor Nano Structures (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Ajiki and M. Uemoto
  • 学会等名: The 7th International Conference on Nanophotonics (ICNP) / The 3rd Conference on Advances in Optoelectronics and Micro/Nano Optics (AOM)
  • 発表場所: The Hong Kong Polytechnic University, Hong Kong
• [学会発表] Semiconductor Nano-Gap Antennas with High Quality Factor (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Uemoto and H. Ajiki
  • 学会等名: “International Workshop of Computational Nano-Materials Design on Green Energy”, JSPS Core-to-Core Program Workshop
  • 発表場所: Awaji Yumebutai International Conference Center, Awaji
• [学会発表] 共振器中の CuCl 薄膜における励起子分子の輻射緩和 (2013)
  • 著者名/発表者名: 安食博志、松浦心平、三森康義、小坂英男、枝松圭一、 宮崎健一、金谷侑佳、金大貴、中山正昭、大畠悟郎、石原一
  • 学会等名: 光物性研究会
  • 発表場所: 大阪市立大学、大阪市
• [学会発表] 半導体ナノギャップ共振器によるラビ分裂の計算 (2013)
  • 著者名/発表者名: 植本光治、安食博志
  • 学会等名: 光物性研究会
  • 発表場所: 大阪市立大学、大阪市