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2012 年度 実績報告書

光子・固体間の単一光子レベル非線形相互作用を介した量子演算素子の開発

研究課題

研究課題/領域番号 22244035
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)

研究分担者 越野 和樹  東京医科歯科大学, 教養部, 准教授 (90332311)
研究期間 (年度) 2010-04-01 – 2013-03-31
キーワード光物性 / 量子情報 / 量子光学 / 非線形光学
研究概要

走査型微小共振器の開発:
固体内にランダムに存在する少数準位量子系(局在電子準位や量子ドット等)と光微小共振器との最適結合を容易に達成するための,走査型微小共振器を開発している.昨年度に引き続き,FDTD 法による電磁場解析を進め,ファイバ端面を曲率半径数μmの凹面に加工し,ファイバ端面および基盤面にブラッグ反射層を施すことで高いQ値と小さなモード体積を両立し,非常に大きなパーセル因子をもつ高性能な共振器を構成できることを明らかにした.この走査型微小共振器を実装するための高分解能XYZ軸ピエゾ移動ステージを導入し,その駆動プログラムを開発した.
単一量子系の光応答:
InAlGaAs/AlGaAs単一量子ドット試料およびダイヤモンドNV中心試料の顕微発光分光を行い,発光スペクトル,励起スペクトルを測定した.単一量子ドットや単一NV中心の共鳴励起を可能とした.
二準位,三準位量子系を用いた単一光子トランジスタの理論:
固体系を利用した光量子情報処理においては,固体環境に由来する位相緩和の克服が重要である.本年度は,平成23年度に開発した三種の緩和を統一的に扱う理論手法を量子ドットからの共鳴蛍光や自然放出に適用し,量子情報処理における単一光子源としての観点から,放出光子の量子力学的な諸性質(スペクトル・干渉性・純粋度)を評価した.また,単一光子入射と事後選択により,空間的に離れた二つの量子ドット間に量子もつれを生成する方法を提案した.

現在までの達成度 (区分)
理由

24年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

24年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (32件)

すべて 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件) 学会発表 (25件) (うち招待講演 6件)

  • [雑誌論文] Properties of a single photon generated by a solid-state emitter: Effects of pure dephasing2013

    • 著者名/発表者名
      E. Iyoda, et al.
    • 雑誌名

      J. Phys. Soc. Jpn.

      巻: 82 ページ: 014301/1-10

    • DOI

      10.7566/JPSJ.82.014301

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Four-photon quantum interferometry at a telecom wavelength2012

    • 著者名/発表者名
      M. Yabuno, et al.
    • 雑誌名

      Phys. Rev. A

      巻: 86 ページ: 010302(R)/1-4

    • DOI

      10.1103/PhysRevA.86.010302

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Experimental Activation of Bound Entanglement2012

    • 著者名/発表者名
      F. Kaneda, et al.
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Lett.

      巻: 109 ページ: 040501/1-5

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.109.040501

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Polarization dependence of four-wave mixing via biexcitons in CuCl microcavities2012

    • 著者名/発表者名
      S. Matsuura, et al.
    • 雑誌名

      Phys. Stat. Sol. (c)

      巻: 9 ページ: 2505-2508

    • DOI

      10.1002/pssc.201200326

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Excitonic Rabi oscillations in self-assembled quantum dots studied by photon echoes2012

    • 著者名/発表者名
      K. Asakura, et al.
    • 雑誌名

      Phys. Stat. Sol. (c)

      巻: 9 ページ: 2513-2516

    • DOI

      10.1002/pssc.201200328

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Control of the radiative level shift and linewidth of a superconducting artificial atom through a variable boundary condition2012

    • 著者名/発表者名
      K. Koshino
    • 雑誌名

      New J. Phys.

      巻: 14 ページ: 043005/1-21

    • DOI

      10.1088/1367-2630/14/4/043005

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Entangling homogeneously broadened matter qubits in the weak-coupling cavity-QED regime2012

    • 著者名/発表者名
      K. Koshino and Y. Matsuzaki
    • 雑誌名

      Phys. Rev. A

      巻: 86 ページ: 020305(R)/1-4

    • DOI

      10.1103/PhysRevA.86.020305

    • 査読あり
  • [学会発表] Experimental test of measurement-disturbance uncertainty relations in generalized photon-polarization measurements

    • 著者名/発表者名
      K. Edamatsu, et al.
    • 学会等名
      21th International Laser Physics Workshop
    • 発表場所
      Calgary, Canada
    • 招待講演
  • [学会発表] Time-bin photonic state transfer to electron spin state in solids

    • 著者名/発表者名
      H. Kosaka, et al.
    • 学会等名
      11th International Conference on Quantum Communication, Measurement and Computing (QCMC 2012)
    • 発表場所
      Vienna, Austria
  • [学会発表] Activation of bound entanglement in a four-qubit Smolin state

    • 著者名/発表者名
      F. Kaneda et al.
    • 学会等名
      11th International Conference on Quantum Communication, Measurement and Computing (QCMC 2012)
    • 発表場所
      Vienna, Austria
  • [学会発表] Experimental test of measurement-disturbance relations in generalized photon-polarization measurements

    • 著者名/発表者名
      S.-Y. Baek, et al.
    • 学会等名
      11th International Conference on Quantum Communication, Measurement and Computing (QCMC 2012)
    • 発表場所
      Vienna, Austria
  • [学会発表] Measurement-disturbance uncertainty relations in generalized photon polarization measurements

    • 著者名/発表者名
      K. Edamatsu, et al.
    • 学会等名
      The 6th Asia-Pacific Conference and Workshop on Quantum Information Science
    • 発表場所
      Putrajaya, Malaysia
    • 招待講演
  • [学会発表] Entanglement generation in weak-coupling cavity-QED systems

    • 著者名/発表者名
      K. Koshino and Y. Matsuzaki
    • 学会等名
      The 6th Asia-Pacific Conference and Workshop on Quantum Information Science
    • 発表場所
      Putrajaya, Malaysia
  • [学会発表] Experimental test of measurement-disturbance uncertainty relations in generalized photon-polarization measurements

    • 著者名/発表者名
      K. Edamatsu, et al.
    • 学会等名
      The Fourth Nagoya Winter Workshop on Quantum Information, Measurement, and Quantum Foundations
    • 発表場所
      Nagoya, Japan
    • 招待講演
  • [学会発表] Entangling homogeneously broadened matter qubits in the weak-coupling cavity-QED regime

    • 著者名/発表者名
      越野和樹,松崎雄一郎
    • 学会等名
      第26回量子情報技術研究会
    • 発表場所
      福井
  • [学会発表] III-V族自己形成型半導体量子ドットにおけるスペクトル分解フォトンエコーIII

    • 著者名/発表者名
      渡邉俊太,他
    • 学会等名
      日本物理学会2012年秋季大会
    • 発表場所
      横浜
  • [学会発表] CuCl微小共振器中励起子分子のエネルギー緩和

    • 著者名/発表者名
      松浦心平,他
    • 学会等名
      日本物理学会2012年秋季大会
    • 発表場所
      横浜
  • [学会発表] 偏光に関する一般化測定における測定誤差と擾乱の不確定性関係の実験的評価II

    • 著者名/発表者名
      金田文寛,他
    • 学会等名
      日本物理学会2012年秋季大会
    • 発表場所
      横浜
  • [学会発表] Entangling unstable optically active matter qubits

    • 著者名/発表者名
      松崎雄一郎,他
    • 学会等名
      日本物理学会2012年秋季大会
    • 発表場所
      横浜
  • [学会発表] Entangling homogeneously broadened matter qubits in the weak-coupling cavity-QED regime

    • 著者名/発表者名
      越野和樹,松崎雄一郎
    • 学会等名
      日本物理学会2012年秋季大会
    • 発表場所
      横浜
  • [学会発表] 光で見る誤差と擾乱の不確定性関係・小澤の不等式の実験的検証

    • 著者名/発表者名
      枝松圭一,他
    • 学会等名
      日本物理学会2012年秋季大会シンポジウム「揺らぎの検出・理解・制御への挑戦」
    • 発表場所
      横浜
    • 招待講演
  • [学会発表] III-V族半導体量子ドットのフォトンエコー信号における局所電場効果

    • 著者名/発表者名
      朝倉健太,他
    • 学会等名
      日本物理学会2012年秋季大会
    • 発表場所
      横浜
  • [学会発表] 光で探る測定と擾乱の不確定性関係―ハイゼンベルグと小澤の不等式―

    • 著者名/発表者名
      枝松圭一,他
    • 学会等名
      分子研研究会「新しい光の創成と物質科学―精密計測と操作への展開」
    • 発表場所
      岡崎
    • 招待講演
  • [学会発表] Measurement-Disturbance Uncertainty Relations in Generalized Photon Polarization Measurements

    • 著者名/発表者名
      枝松圭一,他
    • 学会等名
      第2回QUATUO研究会
    • 発表場所
      香美
  • [学会発表] Experimental test of error-disturbance uncertainty relations in pho-ton-polarization measurements

    • 著者名/発表者名
      枝松圭一,他
    • 学会等名
      KEK-IMS Workshop「量子論の深化と発展」
    • 発表場所
      岡崎
    • 招待講演
  • [学会発表] ダイヤモンド中の単一NV中心における光子とスピンの量子制御I

    • 著者名/発表者名
      阿部尚文,他
    • 学会等名
      日本物理学会第68回年次大会
    • 発表場所
      東広島
  • [学会発表] ダイヤモンド中の単一NV中心における光子とスピンの量子制御II

    • 著者名/発表者名
      新倉菜恵子,他
    • 学会等名
      日本物理学会第68回年次大会
    • 発表場所
      東広島
  • [学会発表] 偏光に関する一般化測定における測定誤差と擾乱の不確定性関係の実験的評価III

    • 著者名/発表者名
      金田文寛,他
    • 学会等名
      日本物理学会第68回年次大会
    • 発表場所
      東広島
  • [学会発表] III-V族自己形成型半導体量子ドットにおけるスペクトル分解フォトンエコーIV

    • 著者名/発表者名
      渡邉俊太,他
    • 学会等名
      日本物理学会第68回年次大会
    • 発表場所
      東広島
  • [学会発表] 超伝導回路QEDにおけるΔ型三準位系の量子光学応答(実験)

    • 著者名/発表者名
      猪股邦宏,他
    • 学会等名
      日本物理学会第68回年次大会
    • 発表場所
      東広島
  • [学会発表] 超伝導回路QEDにおけるΔ型三準位系の量子光学応答(理論)

    • 著者名/発表者名
      越野和樹,他
    • 学会等名
      日本物理学会第68回年次大会
    • 発表場所
      東広島
  • [学会発表] パラメトリック増幅器を用いた超伝導磁束量子ビット単一試行読出し

    • 著者名/発表者名
      山本剛,他
    • 学会等名
      日本物理学会第68回年次大会
    • 発表場所
      東広島

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公開日: 2014-07-24  

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