単一量子欠陥の決定論的形成とその光物性解明

单量子缺陷的确定性形成及其光学特性的阐明

基本信息

批准号：
22H01893
负责人：
小澤大知
金额：
$ 11.48万
依托单位：
National Institute for Materials Science (2023)Institute of Physical and Chemical Research (2022)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

従来の情報処理・通信を超える技術として、量子光を用いる手法が注目されています。カーボンナノチューブは室温かつ通信波長帯域で単一光子発生が可能であることから、量子光源としての大きな可能性を秘める。今年度は、架橋カーボンナノチューブに局所的に量子欠陥を導入する装置を構築し、特定の位置で量子欠陥を作り出すことが可能になった。また、量子欠陥の導入位置を精密にコントロールできるプログラムも開発した。これにより、カーボンナノチューブの量子光源としての性能調整ができる。局所的に量子欠陥が導入されることを発光スペクトルや発光イメージで検証し、量子欠陥が正確に指定された位置に導入されていることが確認した。また、光子相関測定により単一光子発生が可能であることが示された。これらの結果から、本手法によるカーボンナノチューブ量子欠陥の量子光源としての利用が期待できる。今後の研究では、化学反応機構の理解を深め、量子欠陥導入の効率や選択性を向上させる。また、極低温での顕微発光分光や発光ピークの解析を通じて、量子欠陥の光物性や化学構造の理解を深める。また、透過電子顕微鏡像を用いた量子欠陥の構造可視化も検討し、量子欠陥の形成過程やカーボンナノチューブの構造変化を明らかにすることで、化学反応機構の理解を一層深める。これらの研究推進により、カーボンナノチューブを用いた単一光子源の性能向上や量子情報処理・通信技術への応用がさらに進展することが期待される。基礎研究においても、カーボンナノチューブの光物性や化学構造の理解が深まり、新たな発見や応用が生まれることが期待される。

一项超过常规信息处理和通信的技术正在引起人们的注意。碳纳米管作为量子光源具有巨大的潜力，因为它们可以在室温和通信波长频段下产生单个光子。今年，我们已经构建了一种局部将量子缺陷引入交联的碳纳米管的设备，从而使在特定位置创建量子缺陷成为可能。我们还开发了一个程序，可以精确控制引入量子缺陷的位置。这允许调整碳纳米管作为量子光源的性能。我们证实了使用发射光谱和发光图像在本地引入量子缺陷，并确认在指定位置准确引入了量子缺陷。光子相关测量还表明，单光子的产生是可能的。基于这些结果，可以根据当前方法将碳纳米管量子缺陷作为量子光源的使用。未来的研究将加深我们对化学反应机制的理解，并提高引入量子缺陷的效率和选择性。此外，通过微发光光谱和在极低温度下的发射峰的分析，我们将加深对量子缺陷的光学性质和化学结构的理解。此外，我们将通过使用透射电子显微镜图像检查量子缺陷的结构可视化，进一步加深对化学反应机制的理解，并阐明量子缺陷的形成过程和碳纳米管中的结构变化。希望使用碳纳米管和量子信息处理和通信技术中的应用程序进一步进步。预计基础研究将加深对碳纳米管的光学特性和化学结构的了解，新发现和应用将出现。