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2023 年度 研究成果報告書

共振器内蔵ナノ光ファイバを駆使した高輝度単一光子源の創成

研究課題

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研究課題/領域番号 21H04444
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 中区分13:物性物理学およびその関連分野
研究機関京都大学

研究代表者

竹内 繁樹  京都大学, 工学研究科, 教授 (80321959)

研究期間 (年度) 2021-04-05 – 2024-03-31
キーワード単一光子 / ナノ光ファイバ / ダイヤモンド / 量子情報
研究成果の概要

本研究では、高い確率で同一性の高い光子を発生させる単一光子源の実現をめざし、ダイヤモンド中のシリコン欠陥(SiV)中心などの単一発光体と共振器内蔵ナノ光ファイバのハイブリッド素子の実現に向け研究を進めた。その結果、SiV内包ナノダイヤモンドを効率的に作製する新規方法を発案、またそのサンプルが極低温(4K)において分光器分解能(0.1 nm)以下の細い線幅を有することを確認した。さらに、hBN欠陥中心と共振器内蔵ナノ光ファイバのハイブリッド素子や、線形光学限界を超えた量子相関をもつ多光子多モード状態の実現にも成功した。以上のように、高効率単一光子源の実現に関する様々な研究成果を得た。

自由記述の分野

量子光学・量子情報・光量子センシング

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究により、シリコン欠陥中心内包極微ナノダイヤモンドの効率的な作製方法の確立と極低温での評価、さらに六方晶窒化ホウ素中の欠陥中心と共振器内蔵ナノ光ファイバのハイブリッド素子の実現、さらに線形光学限界を超えた量子相関をもつ多光子多モード状態の実現など、高効率単一光子源の実現とその応用に関する様々な成果が得られた。これらは、量子光学やナノフォトニクス分野における学術的に高い意義が認められ、Science Advancesなどの権威ある学術誌に論文として掲載されている。また、将来的には、光量子情報通信処理や光量子センシングなどの応用の社会実装にとり重要なステップとなる成果である。

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公開日: 2025-01-30  

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