Low-threshold coherent formation and quatum applications of room-temperature polaritons

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量子デバイスシステムのさらなる普及拡大に向けては、低消費電力で駆動できるハードウェアの実現と、それを可能とする量子媒体の開発が求められる。光－物質混成状態であるポラリトンにおいては、特異な電子物性を示す新しい半導体材料を適用することにより、室温にて操作可能な量子媒体としての期待が高まっている。本研究では、この室温ポラリトンの量子技術としての実用性を高めるために、ポラリトン状態の長寿命化を達成し、ポラリトンコヒーレント凝縮相生成の劇的な低閾値化を実現する。さらに、室温ポラリトンによる量子ビット生成および量子ゲート動作を世界に先駆けて実証し、その量子機能の開拓を促進することを目的とする。今年度の実績としては、室温ポラリトン材料としてこれまでに研究を進めてきたTPCO有機結晶において、その電子励起状態において分子振動とカップルしたコヒーレントな励起状態が生成されており、この巨視的な量子状態が室温ポラリトン凝縮現象とも深く関係していることを示唆する実験結果を得た。本成果は高IFの論文として外部発表した。また、全無機鉛ハライドペロブスカイトにおいては、直線偏光モード間における凝縮現象の異方性とモード間結合の発現を示唆する実験結果を得ており、現在論文査読中である。さらに、室温ポラリトン格子素子の新規作製手法としてＵＶナノインプリントリソグラフィー技術を適用し、実際に、2次元フォトニック構造の導入によるポラリトン分散モードのマニピュレーションを達成している。本成果は現在論文作成中である。