非線形光学効果を用いた結合可変な共振器量子電気力学系の実現

2020 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19K14627
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分13020:半導体、光物性および原子物理関連
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 長田 有登 東京大学, 大学院総合文化研究科, 特任助教 (90804138)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: 半導体量子ドット / フォトニック結晶共振器 / 集積量子光回路

研究成果の概要

本研究では、半導体自己形成量子ドットとフォトニック結晶共振器を用いた共振器量子電気力学系に、転写プリント法を用いた異種物質集積の技術を用いて新たな機能を付与することを目的とした。その要素技術としてはCMOSプロセスにより作製された光導波路への量子ドット－フォトニック結晶共振器強結合系の集積、および光導波路による量子ドットの共鳴的な励起を実現することができた。これらの成果は本研究の目的を達成するうえで重要なステップとなるものである。

自由記述の分野

量子エレクトロニクス

研究成果の学術的意義や社会的意義

近年発展の目覚ましい量子技術のなかでも、本研究は単一の量子系である半導体量子ドットとナノ光共振器の結合系を用いた共振器量子力学系に対し、新奇な集積手法を用いてそのさらなる多機能化を行ったものである。本研究は集積量子光回路という量子通信や量子計算などとも相性の良い系であるとされ、伸びしろの大きなものであるといえる。そのなかでもコヒーレントな量子操作を実現するためのナノフォトニック素子や高効率な光子の取り出しのための量子光素子といった重要な要素技術を開発した。