Realization of a bright single photon source using nanofiber Bragg cavity

使用纳米纤维布拉格腔实现明亮的单光子源

• 批准号: 21H04444
• 负责人: 竹内 繁樹
• 金额: $ 27.37万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-05 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H04444/
• 关键词: 単一光子; ナノ光ファイバ; ダイヤモンド; 量子情報

本研究では、単一シリコン欠陥中心（SiV）を内包したダイヤモンド微粒子（ナノダイヤモンド）を、微小共振器を内蔵したテーパー光ファイバ（NFBC）に結合したハイブリッド素子を開発、同一性が高く、かつ高効率の単一光子源の実現を目ざしている。令和３年度は、平均粒径25 nmのナノダイヤモンドを分散させた状態で、Siイオンを照射することで、SiV内包ナノダイヤモンドの開発を行った。この方法は、これまで一般的に行われてきた、化学蒸着（CVD）や高温高圧（HPHT）により合成されたダイヤモンド結晶を粉砕する方法より、高い収率でSiV内包ナノダイヤモンドを得ることができる。今回、Siイオン照射後の高温アニーリングの方法を工夫することで、室温において7nmと、高純度バルク結晶中のSiVで観測される値に匹敵する細い線幅を観測することに成功した。さらに、Siイオン照射の条件の最適化にも取り組み、平均粒径25 nmのナノダイヤモンドにおいて、単一SiVを確認することにも成功した。また、NFBCとの結合には、散乱損失の影響が小さい、サイズの小さなSiV内包ナノダイヤモンドの開発も重要となる。爆轟法で作られるナノダイヤモンド（DND）は、平均粒径が10 nmと小さく、かつ、サイズの均一性が高いが、これまで、DNDにおいてはSiVは観測されていなかった。今回、DNDを高真空中で1100度でアニール処理することで、SiVの発光波長に一致する波長737 nmにおいて、線幅7.7 nmと、CVD合成ダイヤモンド中のそれに匹敵する鋭い発光を観測することに成功した。その他、NFBCの作製とナノダイヤモンドのマニピュレーション技術の研究や、低温評価系の構築を行った。

In this study, the development, high identity and high efficiency of a single photon source were observed for the development of a single photon center (SiV), a micro-particle, a micro-resonator, a micro-photon center (NFBC), and a single photon source. For example, in the third year, the average particle size of 25 nm was dispersed, and the SiV coating was irradiated. This method is based on the general process, chemical vapor deposition (CVD), high temperature and high pressure (HPHT), synthesis, and crystallization of SiV with high yield. The method of high temperature annealing after irradiation of silicon at room temperature was successful in measuring the fine line amplitude of SiV in high purity crystals at room temperature. In addition, the optimization of the irradiation conditions for Si particles was successfully carried out with the average particle size of 25 nm. The influence of NFBC and scattering loss is very small, and the influence of SiV inner package on the development of NFBC is very important. Detonation method is used to measure the average particle size of 10 nm, small particle size, uniform particle size, high particle size, DND particle size, and SiV particle size. This time, DND is in high vacuum at 1100 degrees, and the wavelength of SiV emission light is consistent at 737 nm, the amplitude is 7.7 nm, and CVD synthesis is successful. Research on the technology of NFBC and NFBC, construction of low temperature evaluation system

项目成果

混合状態に対する 1 パラメータ連続適応量子状態推定

混合态的一参数连续自适应量子态估计

• 发表时间: 2021
• 作者: 井上真奈人;野原紗季;岡本亮;藤原彰夫;竹内繁樹
• 通讯作者: 竹内繁樹

光量子センシングの現状と展望

光量子传感的现状与展望

• 发表时间: 2021
• 作者: 久保文明・21世紀政策研究所編著;以下分担執筆：久保文明(はじめに,序章）;梅川健(第1章);前嶋和弘(第2,3章);松井孝太(第4,5章）;杉野綾子(第7章）;梅川葉菜(第8,9章）;竹内 繁樹
• 通讯作者: 竹内 繁樹

Creation of Silicon Vacancy Center in Detonation Nanodiamonds by High Temperature Annealing

高温退火在爆轰纳米金刚石中形成硅空位中心

• 发表时间: 2021
• 作者: K.Shimazaki;H.Kawaguchi;H.Takashima;T.F.Segawa;F.T.-K.So;D.Terada;S.Onoda;T.Ohshima;M.Shirakawa and S.Takeuchi
• 通讯作者: M.Shirakawa and S.Takeuchi

NEW DIAMOND

新钻石

• 发表时间: 2019
• 作者: 笹間 陽介;小松 克伊;森山 悟士;井村 将隆;寺地 徳之;渡邊 賢司;谷口 尚;内橋 隆;山口 尚秀
• 通讯作者: 山口 尚秀

Wavelength variable generation and detection of photon pairs in visible and mid-infrared regions via spontaneous parametric downconversion

• DOI: 10.1364/josab.425550
• 发表时间: 2021-05
• 期刊: Journal of The Optical Society of America B-optical Physics
• 影响因子: 1.9
• 作者: Masaya Arahata;Y. Mukai;Bo Cao;T. Tashima;R. Okamoto;S. Takeuchi