半導体3次元微小光共振器を用いた単一光子による量子位相変調の研究

半导体三维微光腔单光子量子相位调制研究

• 批准号: 15656077
• 负责人: 末宗 幾夫
• 金额: $ 2.24万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-15656077/
• 关键词: 量子ドット; ピラミッド; 量子位相; 微小光共振器; 量子位相ゲート; FDTD; ソリッドイマルジョンレンズ; ZnS

現在の計算機で数10億年もかかる因数分解が数分で解けてしまう可能性があるとの衝撃的なアナウンスメントから,量子計算が脚光を浴びている。その動作には制御ノット操作が必要であるが,制御光子1つが存在したときのみ,信号光子の位相が180度変化するような「量子位相ゲート」を構築できればこの動作が可能である。これまで研究代表者らは(001)GaAs基板上に成長したZnSピラミッドによって3次元微小光共振器の研究を進めてきた。これまでのピラミッド共振器はGaAs基板上に成長したZnSピラミッドからなっていたが,共振波長の400nm付近ではGaAsが吸収媒質となることから,これを透明媒質からなる分布反射ミラーとすることによって特性の向上が図れないか検討を加えた。その結果,分布反射ミラーが95%くらいの高い反射率を有していても,ZnSピラミッドとの反射位相が適当な条件にならないと,位相関係によって反射率が低下する課題が生じた。この問題を理論的に検討したところ,分布反射ミラーの周期を20〜30周期に増して,反射率もさらに増大すれば,位相関係によらず高い反射率を維持し,ピラミッド共振器の特性が向上することがわかった。また別の方法として,GaAs基板を選択的にエッチングして除去し,ZnSよりも低い屈折率を持つ誘電体薄膜に置き換える方法を開発し,共振モードを確認している。このような微小共振器に単一の光子を導入する準備として,単一量子ドットから発生する光子が一つずつ発生していることを,いわゆるHBT相関測定系を用いた2次の光子相関測定におけるアンチバンチング特性から確認した。この測定系を用い,昨年度から検討を進めているソリッドイマルジョンレンズによるピラミッドに入射する光との結合効率の向上をはかった。これらを組み合わせて,ピラミッド内部に挿入した量子ドットによる反射スペクトル測定に成功した。今後単一光子の吸収飽和を利用した量子位相変化の検討を進めていく。

Now の computer で number 1 billion も か か る factorization が け points で solution of て し ま う possibility が あ る と の blunt shock of な ア ナ ウ ン ス メ ン ト か ら, quantum computing が を light foot bath び て い る. そ の action に は suppression ノ ッ ト が necessary operation で あ る が, suppression photon 1 つ が exist し た と き の み, signal photons の phase が - 180 degrees turn す る よ う な "qubit ゲ ー ト" を build で き れ ば こ の could easily が で あ る. こ れ ま で research representatives ら は (001) GaAs substrate に growth し た ZnS ピ administered ラ ミ ッ ド に よ っ て 3 dimensional tiny optical resonator を の research into め て き た. こ れ ま で の ピ ラ ミ ッ ド resonator は GaAs substrate に growth し た ZnS ピ administered ラ ミ ッ ド か ら な っ て い た が, の resonance wavelength of 400 nm paying nearly で は GaAs が 収 absorption medium と な る こ と か ら, こ れ を transparent medium か ら な る distribution reflected ミ ラ ー と す る こ と に よ っ て features の upward が 図 れ な い か を 検 please add え た. そ の as a result, the distribution of reflection ミ ラ ー が 95% く ら い の high reflectivity を い し て い て も, ZnS ピ administered ラ ミ ッ ド と の reflection phase が な appropriate conditions に な ら な い と, phase masato is に よ っ て low reflectivity が す る subject born が じ た. Beg し こ の を theory of に 検 た と こ ろ, distribution of reflection ミ ラ ー の cycle を 20 ~ 30 cycle に raised し て, reflectivity も さ ら に raised large す れ ば, phase masato is に よ ら ず い high reflectivity を maintain し, ピ ラ ミ ッ ド resonator の features が upward す る こ と が わ か っ た. ま た don't の way と し て, GaAs substrate を sentaku of に エ ッ チ ン グ し て remove し, ZnS よ administered り も low い inflectional rate を hold つ induced electric film に buy き changing え る method を open 発 し, resonance モ ー ド を confirm し て い る. こ の よ う な tiny resonator に 単 a の photon を import す る prepare と し て, a quantum 単 ド ッ ト か ら 発 raw す る photon が a つ ず つ 発 raw し て い る こ と を, い わ ゆ る our HBT is を measure phase masato い た twice の photon phase masato に お け る ア ン チ バ ン チ ン グ features か ら confirm し た. こ の を い, determination of department yesterday annual か ら beg を 検 into め て い る ソ リ ッ ド イ マ ル ジ ョ ン レ ン ズ に よ る ピ ラ ミ ッ ド に incident す る light と の の combining working rate upward を は か っ た. こ れ ら を group み close わ せ て, ピ ラ ミ ッ ド internal に scions into し た quantum ド ッ ト に よ る reflection ス ペ ク ト ル determination に successful し た. In the future, 単 a photon <s:1> is absorbed to saturation を, and the <s:1> た qubit phase transformation <s:1> 検 is utilized to seek を into めて く く く.

项目成果

Epitaxial ZnO growth and p‐type doping with MOMBE

• DOI: 10.1002/pssb.200304290
• 发表时间: 2004-03
• 期刊: physica status solidi (b)
• 作者: I. Suemune;A. Ashrafi;M. Ebihara;M. Kurimoto;H. Kumano;T. Seong;Bong-Joong Kim;Y. Ok

W.Zhou, K.Uesugi, I.Suemune: "1.6-μm Emission from GaInNAs with Indium-induced Increase of N Composition"Appl.Phys.Lett.. Vol.83, No.10. 1992-1994 (2003)

W.Zhou、K.Uesugi、I.Suemune：“1.6-μm 的 GaInNA 发射，铟诱导 N 成分增加”Appl.Phys.Lett.. Vol.83，No.10 1992-1994 (2003)。

Formation of ohmic contacts to p‐type ZnO

• DOI: 10.1002/pssb.200304286
• 发表时间: 2004-03
• 期刊: physica status solidi (b)
• 作者: M. Kurimoto;A. Ashrafi;M. Ebihara;K. Uesugi;H. Kumano;I. Suemune

H.Kumano, Y.Hitaka, I.Suemune: "Emissions from Single Localized States Observed from ZnCdS Ternary Alloy Mesa Structures"Appl.Phys.Lett.. Vol.82, No.24. 4277-4279 (2003)

H.Kumano、Y.Hitaka、I.Suemune：“从 ZnCdS 三元合金台面结构观察到的单一局域态的发射”Appl.Phys.Lett. 第 82 卷，第 24 期。

Study of Optimal Coupling of ZnS Pyramidal Microcavities with Distributed Bragg Reflectors

ZnS金字塔形微腔与分布式布拉格反射镜的优化耦合研究

• 发表时间: 2004
• 期刊: phys. stat. sol Vol.1, No.4
• 作者: D. Nakaya;Y. Hitaka;S. Kimura;H. Kumano;I. Suemune
• 通讯作者: I. Suemune