固体光源から発生する光子対の量子もつれに関する研究とその量子情報応用

固态光源产生的光子对的量子纠缠研究及其在量子信息中的应用

基本信息

  • 批准号:
    24226007
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 54.91万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
  • 财政年份:
    2012
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2012-05-31 至 2017-03-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

本研究では、これまで進めてきた金属埋め込み構造による単一光子発生と単一光子純度の向上、光子取り出し効率の増大量子もつれ光子対の同時生成に関する研究とその量子情報応用に関する検討を進める。本年度は特に長距離の量子情報通信で重要な単一光子発生純度の向上に向けて、これまで用いられてきた理論的な評価方法に根本的な問題点があることを指摘し、新たな評価方法を提示した。これによって、単一光子純度を示す2次の相関関数の値g(2)(τ=0)の値として、発光波長950nm帯のInAs/GaAs系量子ドットを使って世界最低レベルの0.003を実現した。さらにこれをナノコーン構造に加工して金属(銀)に埋め込むことにより、ごく最近光子取り出し効率として24%と高い量子効率を実現した。また発光波長1550nm帯のInAs/InP系量子ドットを銀の中に埋め込み,30倍以上の発光増強を確認し、現在その光子取り出し量子効率の絶対値の見積もりを進めている。超伝導体から電子クーパー対を半導体量子ドットへ注入し、電子対の同時再結合により量子もつれ光子対の同時発生を目指す研究は、これまで量子井戸構造の評価にとどまっていた。本年,一度に一対の光子対を生成するのに欠かせない量子ドット構造を含むn型ドープ半導体構造に電子クーパー対を注入し、超伝導体に近接するバリア層において電子クーパー対の発光再結合による発光増強の再現に成功した。現在量子ドットへの電子クーパー対注入の確認実験を進めている。量子ドットから光子対を同時生成するもう一つの方法として、微小光共振器を用いる方法が提案されている。我々の提案する金属埋め込み構造は、発生した光子対を同じ確率で表面から取り出すことができ量子情報に応用しやすい特長を持つ。本年度,金属埋め込み構造としては世界最高の共振Q値7000を観測し,現在さらに検討を進めつつある。
This study で は, こ れ ま で into め て き た buried metal め 込 み tectonic に よ る 単 a photon 発 と raw 単 purity of a photon, photon take り の up し の sharper rate raised large quantum も つ の seaborne れ photons at the same time generate に masato す る research と そ の quantum information 応 に masato す る beg を 検 into め る. This year は に long-distance quantum information communication で の important な 単 a photon 発 purity raw の に upward to け て, こ れ ま で with い ら れ て き な review 価 method た theory fundamental な に problem point が あ る こ と を blame し, new た な review 価 method を prompt し た. こ れ に よ っ て, a photon 単 purity を す phase 2 times の masato masato number の numerical g (2) (tau = 0) の numerical と し て 発 light wavelength of 950 nm 帯 の InAs/GaAs quantum ド ッ ト を make っ て the world's lowest レ ベ ル の 0.003 を be presently し た. さ ら に こ れ を ナ ノ コ ー ン tectonic に processing し て buried metal (silver) に め 込 む こ と に よ り, ご く photon take り recently し sharper rate と し て 24% high と い quantum unseen を be presently し た. ま た 発 light wavelength of 1550 nm 帯 の InAs/InP quantum ド ッ ト を silver の に buried め 込 み, more than 30 times の 発 light raised strong を confirm し, now そ の photon take り し unseen quantum yield の unique numerical の seaborne see product も り を into め て い る. Super conductor 伝 か ら electronic ク ー パ ー を seaborne semiconductor quantum ド ッ ト へ injection し, electronic の polices and combining に よ り quantum も つ れ photon の polices and 発 を refers す research は, こ れ ま で opens quantum well structure の review 価 に と ど ま っ て い た. This year, once a の photon を seaborne seaborne に generated す る の に owe か せ な い quantum ド ッ を ト structure containing む n-type ド ー プ に electronic semiconductor structure ク ー パ ー を injection し seaborne, super 伝 conductor に nearly す る バ リ ア layer に お い て electronic ク ー パ ー の seaborne 発 light combining に よ る 発 light raised strong の reappearance に successful し た. Now the quantum ドットへ ドットへ electron <s:1> パ パ パ を is injected to confirm the actual experiment を into めて る る. Quantum ド ッ ト か ら photon を polices and generate す る も う a つ の way と し て, tiny optical resonator を with い る method proposed が さ れ て い る. I 々 の proposal す る buried metal め 込 み tectonic は, born 発 し た photon を polices with じ probabilistic で surface か ら take り out す こ と が で き quantum information に 応 with し や す い を hold つ expertise. This year, the world 's highest resonant Q value of 7000を観 measured by metal-buried め込み structures is now being discussed at さらに検 in め め ある ある ある.

项目成果

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专利数量(0)
北海道大学電子科学研究所ナノ光機能材料研究分野
北海道大学电子科学研究所纳米光功能材料研究部
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
“Fabrication and Characterization of Semiconductor Nanostructures for Their Quantum Information Applications”
“用于量子信息应用的半导体纳米结构的制造和表征”
  • DOI:
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    中島秀朗; 熊野英和; 飯島仁史; 末宗幾夫;Ikuo Suemune
  • 通讯作者:
    Ikuo Suemune
Reduction of Interdot Coupling and Photoluminescence Quenching in Telecommunication Band Low Density InAs Quantum Dots Grown on InP (311)B
InP (311)B 上生长的低密度 InAs 量子点在电信频段中减少点间耦合和光致发光猝灭
  • DOI:
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    中島秀朗; 熊野英和; 飯島仁史; 末宗幾夫;Ikuo Suemune;H. Nakajima;N. A. Jahan
  • 通讯作者:
    N. A. Jahan
Anomalous dip observed in intensity autocorrelation function as an inherent nature of single-photon emitters
  • DOI:
    10.1063/1.4760222
  • 发表时间:
    2012-10-15
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    Nakajima, H.;Kumano, H.;Suemune, I.
  • 通讯作者:
    Suemune, I.
「半導体量子ドットを用いた量子もつれ光子対の生成」
“使用半导体量子点生成纠缠光子对”
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    中島秀朗; 熊野英和; 飯島仁史; 末宗幾夫;Ikuo Suemune;H. Nakajima;N. A. Jahan;黒田 隆
  • 通讯作者:
    黒田 隆
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Nb/n-InGaAs/p-InP超伝導発光ダイオードの発光特性
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    2008
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    林 雄二郎;田中 和典;赤崎 達志;定 昌史;熊野 英和;末宗 幾夫
  • 通讯作者:
    末宗 幾夫
様々なトポロジーを持つネットワーク構造型粒子群最適化法とその振る舞い
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  • DOI:
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  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    林 雄二郎;田中 和典;赤崎 達志;定 昌史;熊野 英和;末宗 幾夫;Haruna MATSUSHITA;Keiko KANDA;Haruna MATSUSHITA;Haruna MATSUSHITA;Haruna MATSUSHITA;松下春奈
  • 通讯作者:
    松下春奈
Network-Structured Particle Swarm Optimizer with Various Topology and its Behaviors
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  • DOI:
  • 发表时间:
    2009
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    林 雄二郎;田中 和典;赤崎 達志;定 昌史;熊野 英和;末宗 幾夫;Haruna MATSUSHITA;Keiko KANDA;Haruna MATSUSHITA;Haruna MATSUSHITA;Haruna MATSUSHITA;松下春奈;Haruna MATSUSHITA;Haruna MATSUSHITA;Haruna MATSUSHITA;Haruna MATSUSHITA
  • 通讯作者:
    Haruna MATSUSHITA
Neural Gas Containing Two Kinds of Neurons and its Behaviors
含有两种神经元的神经气体及其行为
  • DOI:
  • 发表时间:
    2008
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    林 雄二郎;田中 和典;赤崎 達志;定 昌史;熊野 英和;末宗 幾夫;Haruna MATSUSHITA;Keiko KANDA
  • 通讯作者:
    Keiko KANDA

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金属―半導体界面を応用した950nm帯1550nm帯光子生成プロセス制御の研究
应用金属-半导体界面控制950nm和1550nm波段光子产生过程的研究
  • 批准号:
    24246051
  • 财政年份:
    2012
  • 资助金额:
    $ 54.91万
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    Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
量子情報応用にむけた半導体結合量子ドット・量子リングの研究
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  • 资助金额:
    $ 54.91万
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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
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    $ 54.91万
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  • 财政年份:
    2002
  • 资助金额:
    $ 54.91万
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    Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
可視・赤外波長域での多波長同時発光デバイスとその集積化の研究
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  • 批准号:
    13026201
  • 财政年份:
    2001
  • 资助金额:
    $ 54.91万
  • 项目类别:
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広いスペクトルを有するIII-V-N窒化物半導体の作成と高効率太陽電池への応用
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  • 批准号:
    00F00290
  • 财政年份:
    2001
  • 资助金额:
    $ 54.91万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for JSPS Fellows
ワイドギャップ半導体を用いた単電子ナノ構造の作製とその集積化に関する基礎研究
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  • 批准号:
    10127203
  • 财政年份:
    1998
  • 资助金额:
    $ 54.91万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
ワイドギャップ半導体光強閉じ込め系での励起子-フォトン相互作用の研究
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  • 批准号:
    10875064
  • 财政年份:
    1998
  • 资助金额:
    $ 54.91万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Exploratory Research
ワイドギャップ半導体を用いた単電子ナノ構造の作製とその集積化に関する基礎研究
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  • 批准号:
    09233202
  • 财政年份:
    1997
  • 资助金额:
    $ 54.91万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
室温エキシトンによる青色微小光共振器の研究
室温激子蓝色微光腔研究
  • 批准号:
    08875061
  • 财政年份:
    1996
  • 资助金额:
    $ 54.91万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Exploratory Research

相似海外基金

30K以上の温度域で動作する鉄系超伝導体ベース単一光子検出器の開発
开发出可在30K以上工作温度的铁基超导单光子探测器
  • 批准号:
    23K26138
  • 财政年份:
    2024
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    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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    23K26485
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    2024
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光集積回路とカーボンナノチューブ単一光子源の融合
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    24KF0092
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    2024
  • 资助金额:
    $ 54.91万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for JSPS Fellows
Unlocking the potential of single-photon wide-field microscopy
释放单光子宽视场显微镜的潜力
  • 批准号:
    EP/Y022491/1
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 54.91万
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    Research Grant
単一光子検出型イメージセンサにおけるテンソル表現を用いた柔軟な撮像の実現
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  • 批准号:
    24K02964
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 54.91万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Developing single-photon super-resolution microscopy
开发单光子超分辨率显微镜
  • 批准号:
    EP/Y023137/1
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 54.91万
  • 项目类别:
    Research Grant
次世代axion実験のための超伝導量子ビットを用いた単一光子検出と周波数変調の実証
使用超导量子位进行下一代轴子实验的单光子检测和频率调制演示
  • 批准号:
    23K25878
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 54.91万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
CAREER: Atomically-Precise Single Photon Emitters
职业:原子级精确的单光子发射器
  • 批准号:
    2340398
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 54.91万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
SPUD: Single-Photon Unimolecular Devices
SPUD:单光子单分子器件
  • 批准号:
    EP/Y02513X/1
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 54.91万
  • 项目类别:
    Research Grant
鉄系超伝導体単結晶の3次元マイクロブリッジ素子における単一光子検出
铁基超导单晶3D微桥装置中的单光子探测
  • 批准号:
    24K08235
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 54.91万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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知道了