量子ドット内蔵光ファイバーを用いた光子を介する遠隔電子スピン間制御

2019 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 16H03817
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: ナノ構造物理
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 笹倉 弘理 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (90374595)
• 研究分担者: 近藤 憲治 北海道大学, 電子科学研究所, 准教授 (50360946) ; 熊野 英和 新潟大学, 自然科学系, 教授 (70292042)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: 量子通信 / 量子情報 / 量子ドット / スピン物性

研究成果の概要

本申請研究の目的として掲げた光子を中継媒体とした遠隔スピンネットワークの創成に向け, 離散化した内部エネルギーを取っている半導体量子ドット(QD)成長膜をナノピラーアレイ化し, 単一モード光ファイバー(SMF)に直接接合させたデバイス(Quantum Dot in Fiber: QDinF)を作製し, 量子通信の実現に必要不可欠な単一光子状態の高純度発生及び, 長時間耐久性・安定性を実証した. 更にQD中の局在電子スピンを量子ビットに見立てたネットワーク形成に向けて, 12芯SMFアレイモジュールを用いた並列化に着手し, 二次の光子相関信号の取得により, 単一光子状態の並列動作を実証した.

自由記述の分野

半導体スピン物性, 量子光学

研究成果の学術的意義や社会的意義

本申請研究において開発した半導体量子ドット内蔵型光ファイバーデバイス(QDinF)は①双方向光アクセス可能, ②長時間耐久性, ③優れた再現性(光学アライメントフリー), ④極めて優れた偶発的複数光子同時発生の抑制効果, ⑤作製工程の簡便さといった特筆すべき利点をもっており, 次世代の情報通信技術として期待されている量子ネットワークの実用化に向けた基盤技術である.