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2018 年度 実績報告書

窒素内包C60を用いた相互可干渉単一光子の発生と高性能単一光子源の開発

研究課題

研究課題/領域番号 17K18743
研究機関東北大学

研究代表者

枝松 圭一  東北大学, 電気通信研究所, 教授 (10193997)

研究期間 (年度) 2017-06-30 – 2019-03-31
キーワード量子光学 / 単一光子 / 原子内包フラーレン
研究実績の概要

近年の基礎量子物理学および量子情報通信技術に関する実験的研究の飛躍的進展に伴い,高性能単一光子源の開発が切望されている.本研究代表者らは,プラズマ法によって合成された窒素原子内包C60 (N@C60)から強い発光が観測されることを見出し,その高性能単一光子源としての可能性に注目した.本研究では,N@C60からの相互可干渉単一光子の発生とその高性能単一光子源へ応用を目的とした以下の萌芽的,探索的研究を行った.
(1) 室温における単一光子放出の確認と単一光子源としての性能評価,
(2) 低温における単一光子検出のための低温共焦点顕微分光装置の開発,
(3) 単一光子源とナノ光ファイバとの高効率結合系の開発,
(1)については,研究提案段階で観測していたN@C60の発光スペクトルが,試料に混入していた微量不純物(発光性有機分子)によるものであることが判明し,新たにN@C60固有の発光を検出,発見する必要が生じた.N@C60の電子準位の理論計算から,可視域に非常に長寿命(狭線幅)の準禁制発光があることを予測し,2光子励起分光法を用いてその検出を試みたが,N@C60固有の発光と同定できる有意な発光は観測されなかった.(2)については,XYZピエゾステージ(新規導入)を用いた低温共焦点顕微分光装置を構築し,そのシステム性能を評価した結果,回折限界(0.65μm)の分解能で単一光子を安定に検出可能な性能をもつことを確認した.(3)については,ナノ光ファイバと金ナノ球・量子ドット複合系の構築とその評価実験を進め,金ナノ球のプラズモン共鳴散乱とナノファイバ内導波モードの結合による特異な偏光-導波モード依存性を観測した.さらに,量子ドットからの発光がナノ光ファイバ中に導入される際の金ナノ球による増強効果を観測した.

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Direct generation of frequency-bin entangled photons via two-period quasi-phase-matched parametric downconversion2019

    • 著者名/発表者名
      Kaneda Fumihiro、Suzuki Hirofumi、Shimizu Ryosuke、Edamatsu Keiichi
    • 雑誌名

      Optics Express

      巻: 27 ページ: 1416~1416

    • DOI

      10.1364/OE.27.001416

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Demonstration of Displacement Sensing of a mg-Scale Pendulum for mm- and mg-Scale Gravity Measurements2019

    • 著者名/発表者名
      Matsumoto Nobuyuki、Catano-Lopez Seth B.、Sugawara Masakazu、Suzuki Seiya、Abe Naofumi、Komori Kentaro、Michimura Yuta、Aso Yoichi、Edamatsu Keiichi
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 122 ページ: 071101/1-5

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.122.071101

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Effect of the depolarization field on coherent optical properties in semiconductor quantum dots2018

    • 著者名/発表者名
      Mitsumori Yasuyoshi、Watanabe Shunta、Asakura Kenta、Seki Keisuke、Edamatsu Keiichi、Akahane Kouichi、Yamamoto Naokatsu
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 97 ページ: 235305/1-6

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.97.235305

    • 査読あり
  • [学会発表] 室温下での金ナノロッド-量子ドット結合系からの発光光子の偏光測定2019

    • 著者名/発表者名
      菅原大和, Mark Sadgrove, 三森康義, 枝松圭一
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次大会
  • [学会発表] ナノ光ファイバ近傍のエバネッセント場によるリポソームの輸送2019

    • 著者名/発表者名
      吉野峻晶, 山浦大地, 菅原大和, Mark Sadgrove, 平野愛弓, 三森康義, 枝松圭一
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次大会
  • [学会発表] Deterministic measurement of nonlocal weak values for two-qubit systems2019

    • 著者名/発表者名
      VIDIL Pierre, 三森康義, SADGROVE Mark, 枝松圭一
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次大会
  • [学会発表] 冷却機械振動子を用いた重力センサーの開発2019

    • 著者名/発表者名
      松本伸之, Seth B. Catano-Lopez, 金井天馬, 菅原大和, 鈴木聖也, 阿部尚文, 小森健太郎, 道村唯太, 麻生洋一, 枝松圭一
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次大会
  • [学会発表] Development of a milligram-scale source mass for applications in mg-mm-scale gravity measurements2019

    • 著者名/発表者名
      Seth B. Catano-Lopez, Nobuyuki MatsumotoA, B, Tenma Kanai, Masakazu Sugawara, Seiya Suzuki, Naofumi Abe, Kentaro KomoriC, Yuta MichimuraC, Yoichi AsoD, Keiichi Edamatsu
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次大会
  • [学会発表] ZnSe中の不純物中心に局在する励起子共鳴エネルギーのコヒーレント制御2019

    • 著者名/発表者名
      鈴木聖也, 三森康義, Mark Sadgrove, 枝松圭一, 小川佳宏
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次大会
  • [学会発表] ZnSe不純物中心に局在する励起子四光波混合の減衰形状の励起強度依存性2019

    • 著者名/発表者名
      三森康義, 鈴木聖也, Mark Sadgrove, 枝松圭一, 小川佳宏
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次大会
  • [学会発表] Quantum interference and wave-particle duality of dynamically unpolarized single photons2018

    • 著者名/発表者名
      Keiichi Edamatsu
    • 学会等名
      International Conference on Quantum Frontiers and Foundations
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ZnSe中の不純物中心に局在する励起子の四光波混合III2018

    • 著者名/発表者名
      三森康義, 常盤圭佑, Mark Sadgrove, 枝松圭一, 小川佳宏
    • 学会等名
      日本物理学会2018年秋季大会
  • [図書] 単一光子と量子もつれ光子2018

    • 著者名/発表者名
      枝松 圭一
    • 総ページ数
      168
    • 出版者
      共立出版
    • ISBN
      978-4-320-03539-3

URL: 

公開日: 2019-12-27  

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