量子もつれ光子対を用いた量子光ポンプ＆プローブ分光測定

• 研究課題/領域番号: 26610088
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 物性Ⅰ
• 研究機関: 大阪府立大学
• 研究代表者: 大畠 悟郎 大阪府立大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (10464653)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円); 2015年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2014年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
• キーワード: 光物性 / 量子光学 / 励起子 / 励起子分子 / 量子もつれ / ポンプ＆プローブ / 光学非線形性 / 量子ダイナミクス

研究成果の概要

本研究では，半導体中の励起子分子と量子もつれ光子対の間にはたらく非線形相互作用に着目し，励起子分子に対する光子対の生成および共鳴吸収に関してその量子状態を詳しく調べた．
その結果，励起子分子から直接生成される光子対はその周波数に関して結合スペクトルにおいて反相関の関係を示しており，これにより周波数の量子もつれ状態となっていることを本研究で初めて明らかにした．さらに，二光子吸収過程における励起二光子の偏光基底を系統的に調べた結果，励起子分子の二光子吸収過程においても明確に量子相関を示す事が判明した．

研究成果

• [雑誌論文] Collinear and degenerate polariton pair emission via biexciton-resonant hyper-parametric scattering (2016)
  • 著者名/発表者名: Hayate Shimizu, Goro Oohata, Yasuo Yamamoto andKohji Mizoguchi
  • 雑誌名: Physica Status Solidi (C) 巻: 13 号: 2-3 ページ: 117-200
  • DOI: 10.1002/pssc.201510150
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Quantitative characterization of highly efficient correlated photon-pair source using biexciton resonance (2016)
  • 著者名/発表者名: Yasuo Yamamoto, Goro Oohata, and Kohji Mizoguchi
  • 雑誌名: Optics Express 巻: 24 号: 6 ページ: 6034-6040
  • DOI: 10.1364/oe.24.006034
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Dynamical Fano-Like Interference between Rabi Oscillations and Coherent Phonons in a Semiconductor Microcavity System (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Yoshino, G. Oohata, and K. Mizoguchi
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 115 号: 15
  • DOI: 10.1103/physrevlett.115.157402
  • 査読あり
• [雑誌論文] Observation of bound and antibound states of cavity polariton pairs in a CuCl microcavity (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Matsuura, Y. Mitsumori, H. Kosaka, K. Edamatsu, K. Miyazaki, D. Kim, M. Nakayama, G. Oohata, H. Oka, H. Ajiki, and H. Ishihara
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 89 号: 3
  • DOI: 10.1103/physrevb.89.035317
  • 査読あり
• [学会発表] 励起子分子から同軸上に生成された光子対における周波数相関 (2015)
  • 著者名/発表者名: 清水 颯, 大畠悟郎, 山本康男, 溝口幸司
  • 学会等名: 第26回光物性研究会
  • 発表場所: 神戸大学 百年記念会館（六甲台第2キャンパス，兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2015-12-11
• [学会発表] 金属 CuCl薄膜構造における励起子 光 プラズモン結合系の固有状態 (2015)
  • 著者名/発表者名: 松田拓也, 大畠悟郎, 石原一
  • 学会等名: 日本物理学会 2015年秋季大会
  • 発表場所: 関西大学（千里山キャンパス，大阪府吹田市）
  • 年月日: 2015-09-24
• [学会発表] 対称／非対称CuCl微小共振器におけるRabi振動・コヒーレントLOフォノン間結合ダイナミクス (2015)
  • 著者名/発表者名: 藤井健太, 大畠悟郎, 溝口幸司
  • 学会等名: 日本物理学会 2015年秋季大会
  • 発表場所: 関西大学（千里山キャンパス，大阪府吹田市）
  • 年月日: 2015-09-20
• [学会発表] Collinear and Degenerated Polariton Pair Emission via Biexciton-Resonant Hyper-Parametric Scattering (2015)
  • 著者名/発表者名: Hayate. Shimizu, Goro. Oohata, Yasuo. Yamamoto, and Kohji. Mizoguchi
  • 学会等名: EXCON2015, 11th International Conference on Excitonic and Photonic Processes in Condensed Matter and Nano Materials
  • 発表場所: Polytechnique Montreal, Montreal, Canada
  • 年月日: 2015-05-19
  • 国際学会
• [学会発表] Cavity-polariton formation at room temperature in (C4H9NH3)2PbI4 microcavities with metal mirrors (2015)
  • 著者名/発表者名: Goro Oohata, Shunya Miyaake, Yasuo Yamamoto, and Kohji Mizoguchi
  • 学会等名: EXCON2015, 11th International Conference on Excitonic and Photonic Processes in Condensed Matter and Nano Materials
  • 発表場所: Polytechnique Montreal, Montreal, Canada
  • 年月日: 2015-05-19
  • 国際学会
• [学会発表] 励起子分子共鳴ハイパーパラメトリック散乱光によって生成された多光子量子状態に対する偏光相関測定 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山本康男，大畠悟郎，溝口幸司
  • 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
  • 年月日: 2015-03-23
• [学会発表] ハイパーパラメトリック散乱から同軸上に生成された光子対における周波数相関測定 (2015)
  • 著者名/発表者名: 清水颯，大畠悟郎，山本康男，溝口幸司
  • 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
  • 年月日: 2015-03-23
• [学会発表] 全反射を利用したプリズム上CuCl-Ag片面微小共振器における特異なポラリトン状態 (2015)
  • 著者名/発表者名: 大畠悟郎，荻野心平，溝口幸司
  • 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
  • 年月日: 2015-03-21
• [学会発表] 有機無機複合半導体(C4H9NH3)2PbI4微小共振器における共振器ポラリトンの光学特性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 宮明峻矢，大畠悟郎，山本康男，沈用球，溝口幸司
  • 学会等名: 第25回 光物性研究会
  • 発表場所: 神戸大学
  • 年月日: 2014-12-12 – 2014-12-13
• [学会発表] 励起子分子共鳴ハイパーパラメトリック散乱光における二光子偏光密度行列の励起強度依存性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山本康男、大畠悟郎、溝口幸司
  • 学会等名: 第25回光物性研究会
  • 発表場所: 神戸大学
  • 年月日: 2014-12-12 – 2014-12-13
• [学会発表] 非同軸二色励起法によるハイパーパラメトリック散乱を利用した同軸量子もつれ光子の発生 (2014)
  • 著者名/発表者名: 清水 颯、大畠悟郎、山本康男、溝口幸司
  • 学会等名: 第25回光物性研究会
  • 発表場所: 神戸大学
  • 年月日: 2014-12-12 – 2014-12-13
• [学会発表] Generation of Collinear and Degenerated Entangled Photons via Biexciton-Resonant Hyper-Parametric Scattering (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Shimizu, G. Oohata, Y. Yamamoto, and K. Mizoguchi
  • 学会等名: International Symposium on Recent Progress of Photonic Devices and Materials
  • 発表場所: Kobe University
  • 年月日: 2014-11-13 – 2014-11-14
• [学会発表] Optical property of cavity polaritons in CuCl microcavities with Ag mirrors (2014)
  • 著者名/発表者名: G. Oohata, R. Fujihara, S. Yoshino, Y. Shim, H. Ishihara, and K. Mizoguchi
  • 学会等名: International Symposium on Recent Progress of Photonic Devices and Materials
  • 発表場所: Kobe University
  • 年月日: 2014-11-13 – 2014-11-14
• [学会発表] Excitation power dependence of degree of entanglement of photon-pair from biexciton (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Yamamoto, G. Oohata, and K. Mizoguchi
  • 学会等名: International Symposium on Recent Progress of Photonic Devices and Materials
  • 発表場所: Kobe University
  • 年月日: 2014-11-13 – 2014-11-14
• [学会発表] プリズムとAg薄膜を用いたCuCl微小共振器の全反射領域に現れる共振器ポラリトンの光学特性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 荻野心平，大畠悟郎，溝口幸司
  • 学会等名: 第75回 応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2014-09-20
• [学会発表] 二色励起法によるハイパーパラメトリック散乱からの同軸量子もつれ光ビームの生成 (2014)
  • 著者名/発表者名: 清水颯，大畠悟郎，山本康男，溝口幸司
  • 学会等名: 第75回 応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2014-09-19
• [学会発表] 励起子分子共鳴ハイパーパラメトリック散乱光における多光子偏光相関測定 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山本康男，大畠悟郎，溝口幸司
  • 学会等名: 第75回 応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2014-09-19
• [学会発表] CuCl微小共振器における励起子分子の輻射緩和：Z12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
  • 年月日: 2014-09-07 – 2014-09-10
• [学会発表] Dynamical Coupling of Rabi Oscillation to Coherent Phonon in Semiconductor Microcavities (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Mizoguchi, S. Yoshino, G. Oohata
  • 学会等名: 19th International Conference on Ultrafast Phenomena
  • 発表場所: Okinawa Convention Center
  • 年月日: 2014-06-07 – 2014-06-11