通信波長帯用ギガヘルツ繰り返し単一光子検出器の開発と量子鍵配布への応用

2009 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20760038
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 応用光学・量子光工学
• 研究機関: 日本大学
• 研究代表者: 行方 直人 日本大学, 理工学部, 助手 (20453912)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2009
• キーワード: 量子光学

研究概要

都市圏量子鍵配送の実現に向けて、高速、高効率かつ低暗計数を有する通信波長帯用(1550nm帯)単一光子検出器の研究開発を行った。
開発目標であった2 GHz動作が可能であることを実証した。この繰り返し速度は、InGaAs/InPなだれフォトダイオードを用いた通信波長帯単一光子検出器においては世界最速記録となる。また本検出器の信号雑音比(S/N)比は世界最高クラスである。以上のように、今回開発した光子検出器は実用的な半導体ベースの単一光子検出器ながら、高い性能指数を有することを明らかとした。

研究成果

• [雑誌論文] Ultra-Low-Noise, Gated Avalanche Photodiode for High-Speed Single-photon Detection at Telecommunication Wavelengths (2010)
  • 著者名/発表者名: N. Namekata, S. Adachi, S. Inoue
  • 雑誌名: IEEE Photo. Tech. Lett. Vol.22,No.8(to be published) ページ: 529-531
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-Speed Single-Photon Detection Using 2-GHz Sinusoidally Gated InGaAs/InP Avalanche Photodiode (2010)
  • 著者名/発表者名: N. Namekata, S. Adachi, S. Inoue
  • 雑誌名: Quantum Communication and Quantum Networking(Springer) ページ: 34-38
  • 査読あり
• [雑誌論文] Narrowband Polarization-Entangled Photon Pairs in Telecommunication Band Using a Type-II Periodically Poled Lithium Niobate Waveguide (2010)
  • 著者名/発表者名: N. Namekata, T. Kono, S. Kurimura, S. Inoue
  • 雑誌名: Quantum Communication and Quantum Networking(Springer) ページ: 261-265
  • 査読あり
• [雑誌論文] 1. 5 GHz single-photon detection at telecommunication wavelengths using sinusoidally gated InGaAs/InP avalanche photodiode (2009)
  • 著者名/発表者名: N. Namekata, S. Adachi, S. Inoue
  • 雑誌名: Opt. Express Vol.17,No.8 ページ: 6275-6282
  • 査読あり
• [雑誌論文] Telecom-band single-photon detector with a gigahertz repetition frequency using a sinusoidally gated avalanche photodiode (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Adachi, N. Namekata, S. Inoue
  • 雑誌名: Ninth International Conference on QCMC: AIP Conference Proceedings Vol.1110 ページ: 287-290
  • 査読あり
• [学会発表] Preservation of indistinguishability between correlated two photons under propagation in surface plasmons waveguide (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Segawa, G. Fujii, N. Namekata, S. Inoue, D. Fukuda
  • 学会等名: The 7th Asia-Pacific conference on Near-Field Optics (APNFO-7)
  • 発表場所: Jeju, Korea(口頭)
  • 年月日: 20091125-20091127
• [学会発表] 偏光量子もつれ光子対の10. 5kmファイバー伝送実験 (2009)
  • 著者名/発表者名: 河野太一, 行方直人, 栗村直, 井上修一郎
  • 学会等名: 第21回量子情報技術研究会
  • 発表場所: 電気通信大学(ポスター)
  • 年月日: 20091104-20091105
• [学会発表] High-Speed Single-Photon Detection Using 2-GHz Sinusoidally Gated InGaAs/InP Avalanche Photodiode (2009)
  • 著者名/発表者名: N. Namekata, S. Adachi, S. Inoue
  • 学会等名: International Conference on Quantum Communication and Quantum Networking
  • 発表場所: Napoli, Italy(口頭)
  • 年月日: 20091026-20091030
• [学会発表] Narrowband Polarization-Entangled Photon Pairs in Telecommunication Band Using a Type-II Periodically Poled Lithium Niobate Waveguide (2009)
  • 著者名/発表者名: N. Namekata, T. Kono, S. Kurimura, S. Inoue
  • 学会等名: International Conference on Quantum Communication and Quantum Networking
  • 発表場所: Napoli, Italy(口頭)
  • 年月日: 20091026-20091030
• [学会発表] 直交偏光量子もつれ光子対の10. 5 kmファイバー伝送実験 (2009)
  • 著者名/発表者名: 河野太一, 行方直人, 栗村直, 井上修一郎
  • 学会等名: 第70回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 富山大学(口頭)
  • 年月日: 20090908-20090911
• [学会発表] Generation of high-purity polarization entangled photon pairs using a Type-II PPLN waveguide (2009)
  • 著者名/発表者名: N. Namekata, S. Adachi, S. Inoue
  • 学会等名: 8th International Laser physics workshop (LPHYS '09)
  • 発表場所: Barcelona, Spain(口頭)
  • 年月日: 20090713-20090717
• [学会発表] Thermal-noise-limited, gated InGaAs/InP avalanche photodiode for high-speed single-photon detection (2009)
  • 著者名/発表者名: N. Namekata, T. Kono, K. Hasegawa, S. Kurimura, S. Inoue
  • 学会等名: 8th International Laser physics workshop (LPHYS '09)
  • 発表場所: Barcelona, Spain(ポスター)
  • 年月日: 20090713-20090717
• [学会発表] 正弦電圧ゲート型単一光子検出器の1. 5GHz動作 (2008)
  • 著者名/発表者名: 足立俊介, 行方直人, 井上修一郎
  • 学会等名: 第19回量子情報技術研究会
  • 発表場所: 大阪府立大学(ポスター)
  • 年月日: 20081120-20081121
• [学会発表] Telecom-Band Single-Photon Detection Using Sinusoidally Gated APD for GHz Clocked Systems (2008)
  • 著者名/発表者名: N. Namekata, S. Adachi, S. Inoue
  • 学会等名: the Quantum Network Demonstration and Science Conference
  • 発表場所: Vienna, Austria(口頭)
  • 年月日: 20081008-20081010
• [学会発表] 正弦電圧ゲート動作型なだれフォトダイオードを用いたGHz繰り返し通信波長帯単一光子検出器 (2008)
  • 著者名/発表者名: 足立俊介, 行方直人, 井上修一郎
  • 学会等名: 第69回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 中部大学(口頭)
  • 年月日: 20080902-20080905
• [学会発表] Telecom-band single-photon detector with a gigahertz repetition frequency using a sinusoidally gated avalanche photodiode (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Adachi, N. Namekata, S. Inoue
  • 学会等名: The 9th International Conference on Quantum Communication, Measurement and Computing
  • 発表場所: Calgary, Canada(ポスター)
  • 年月日: 20080819-20080824