高品質半導体ナノ結晶及びキャビティ構造の作製と高効率な量子もつれ光子の生成・制御

高质量半导体纳米晶体和腔结构的制造以及量子纠缠光子的高效生成和控制

• 批准号: 06J07280
• 负责人: 大畠 悟郎
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Osaka Prefecture University (2007)Osaka City University (2006)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06J07280/
• 关键词: 光物性; 量子光学; 量子もつれ; 励起子; 励起子分子; ポラリトン; 半導体微小共振器; 量子閉じこめ効果

CuCl等の励起子分子活性媒質における微小共振器構造を用いた量子もつれ光子生成の実現に向けて本年度は以下の成果を上げた.1.前年度に引き続きバルクCuCl微小共振器構造の作製と特性評価を行った.活性層であるCuClの膜厚を系統的に変化させたところ,微小共振器における光と励起子の相互作用の強さを示すRabi分裂の値を約10meV〜100meVまで変化させることに成功した.これは,共振器において光と物質の相互作用の強さを一桁程度の範囲で制御したことに対応し,少なくとも無機半導体では世界で初めての成果であるといえる.またこの結果は,量子もつれ光子生成に必要な条件に人為的に一致させることが出来る事に対応し,CuClを用いた共振器試料の作製についてはほぼ準備が整ったといえる.2.本年度はZnOの微小共振器の作製に成功した.ZnOは現時点で考えられる実用(室温動作など)に耐えうる可能性のある唯一の材料である.作製したZnO微小共振器におけるRabi分裂は約80meVであり,CuClと並ぶ非常に大きな値で,明確にこのような結果を得たのは今回が初めての例である.ZnOを用いた共振器で量子もつれ光子の生成が出来れば,半導体を使った量子もつれ光子源としては,実用に大きく前進するブレイクスルーとなるはずである.3.これまで,「半導体微小共振器を用いた量子もつれ光子の生成」についての増強効果の理論は原理的なものであり,そこから得られる実験条件は実現するには非常に繊細で高度な技術が必要であった.今回,理論家と合同で実際の実験に耐えうる新たな物理的条件(位相整合条件)を考案した.この新提案のスキームでは実験条件が格段に容易になり,現実に我々の所有する実験機材での実現が期待できる.以上,本研究の最終目的へ向けて複合的に大きく前進できたと考えられる.

CuCl の excitation screwdriver molecules such as active medium に お け る tiny を resonator structure with い た quantum も つ れ photons generated の be am に to け て は this year following を の results げ た. 1. In the previous year, に published the work on the construction, manufacturing, と and characteristic evaluation of CuCl micro-resonators, 続, 続, バ, 価を and った. Active layer で あ る CuCl の film thickness に を system - the さ せ た と こ ろ, tiny resonator に お け る と light excitation screwdriver の strong interaction の さ を shown す Rabi split の numerical を about 10 mev ~ 100 mev ま で variations change さ せ る こ と に successful し た. こ れ は, resonator に お い て light と matter の strong interaction の さ を の fan 囲 a girder degree で suppression し た こ と に 応 seaborne し, less な く と も inorganic semiconductor で は め the early で て の results で あ る と い え る. ま た こ は の results, quantum も つ れ photons generated に な necessary conditions consistent に artificial に さ せ る こ と が out る matter に 応 seaborne し, CuCl を with い た resonator sample の cropping に つ い て は ほ ぼ prepare が whole っ た と い え る. 2. This year は ZnO の tiny resonator の cropping に successful し た. ZnO は now point で exam え ら れ る be used (room temperature action な ど) resistance に え う る possibility の あ る only の material で あ る. Cropping し た ZnO tiny resonator に お け る Rabi split は about 80 mev で あ り, CuCl と and ぶ very に き な numerical で, clear に こ の よ う な results た を の は today back to the early が め て の example で あ る. ZnO を with い た resonator で quantum も つ の れ photons generated が out れ ば, semiconductor を make っ た quantum も つ れ photon source と し て は, be use に big き く forward す る ブ レ イ ク ス ル ー と な る は ず で あ る. 3. こ れ ま で, "semiconductor small resonator を with い た quantum も つ の れ photons generated" に つ い て の raised strong working fruit の theory は principle な も の で あ り, そ こ か ら have ら れ る be は 験 conditions be presently す る に は very に 繊 fine で highly な technology が necessary で あ っ た . Today back, theorists で と contract be interstate の be 験 に え resistant う る new た な physical conditions (phase integration conditions) を test case し た. こ の new proposal の ス キ ー ム で は be 験 conditions が lattice period に easy に な り, now be に I 々 の all す る be 験 machine material で の be が now expect で き る. As mentioned above, the <s:1> ultimate goal of this study is to へ move towards the けて composite に large に く く and で たと たと to explore えられる.

项目成果

Observation of biexciton-resonant hyper-parametric scattering in SiO_2/CuCl layered structures

SiO_2/CuCl层状结构中双激子共振超参数散射的观察

• 发表时间: 2007
• 期刊: Jpn.J.Appl.Phys. 46
• 作者: M. Nakayama;T. Nishioka;S.Wakaiki;G. Oohata;K. Mizoguchi;D. Kim;K. Edamatsu
• 通讯作者: K. Edamatsu

Photon polarization entanglement induced by biexciton : experimental evidence for violation of Bell's inequality

双激子引起的光子偏振纠缠：违反贝尔不等式的实验证据

• 发表时间: 2007
• 期刊: Phys.Rev.Lett. 98
• 作者: G. Oohata;R. Shimizu;K. Edamatsu
• 通讯作者: K. Edamatsu

DBR型バルクCuClマイクロキャビティにおける巨大ラビ分裂

DBR 型块状 CuCl 微腔中的巨拉比裂变

• 发表时间: 2007
• 作者: 太田和孝;幸田正典;G. Oohata;M. Nakayama;Goro Oohata;Masaaki Nakayama;大畠悟郎;西岡崇
• 通讯作者: 西岡崇

PbI2ナノ薄膜における励起子重心運動量子効果の制御:励起子分散関係の決定

PbI2 纳米薄膜中激子质心运动量子效应的控制：激子色散关系的测定

• 发表时间: 2007
• 作者: Daigo Morita;Yoshihiro Nishida;Yoshitoshi Higuchi;Taisuke Seki;Kunihiro Ikuta;Naoki Ishiguro.;横辻悠太
• 通讯作者: 横辻悠太

Observation of biexciton-resonant hyper-parametric scattering in SiO_2/CuCl layered

SiO_2/CuCl层状双激子共振超参数散射的观察

• 发表时间: 2007
• 期刊: Jpn. J. Appl. Phys. 46
• 作者: 太田和孝;幸田正典;G. Oohata;M. Nakayama
• 通讯作者: M. Nakayama