量子ドット－ナノ共振器結合系の動的制御に関する研究

量子点-纳米腔耦合系统动态控制研究

• 批准号: 12J06023
• 负责人: 中村 達也
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2012
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2012 至 2013
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12J06023/
• 关键词: 量子光学; 量子ドツト; ナノ共振器; 共振器量子電磁力学; ナノフォトニクス; 量子ドット; フォトニック結晶; 共振器; 光機能集積

発光体の発光現象は、発光体の特性のみで決定されるものではなく、発光体を取り巻く環境によっても左右される。特に、発光体が光共振器の内部におかれた場合、その発光過程は著しく変化することが知られている。発光体と光共振器の融合した系における発光現象を研究する研究分野は共振器量子電磁力学(Cavity quantum electrodynamics : Cavity-QED)と呼ばれている。発光体と光共振器の融合した系のなかで単一共振器モードと単一の二準位電子系でモデル化される発光体の組み合わせはもっとも単純なものであり、Cavity-QEDは単一共振器モード、単一二準位電子結合系における非常に興味深い物理現象を予言する。これらの現象は物理的に興味深いのみならず、高効率単一光子光源、無閾値レーザなどのまったく新しい光デバイスの応用が期待されている。近年、半導体微細加工技術が著しく発達し、固体の発光体と共振器を用いた光領域におけるCavity-QEDの研究が盛んに進められている。固体中においてもCavity-QEDの予言する発光現象の変調が多数報告されている。しかし、申請者の研究開始時点においては、発光体と共振器の結合状態を変化させることは難しく、それぞれの特性や位置関係などで決まる静的な結合状態を観察しているに過ぎず、固体Cavity-QEDを現実的な応用へと高めるために、Cavity-QEDに基づく物理現象を制御する方法が必要であった。申請者は、キャリアプラズマ効果による共振器状態の動的な制御手法を導入し、発光現象そのものを制御することに成功した。動的制御により初期状態の発光が抑制される状態から発光が促進される状態へと変化させた。この変化により、発光レートが一時的に増大し、タイミングを制御した単一光子の取り出しが可能であることが明らかになった。単一光子レベルでの発光制御の柔軟な制御や、量子状態の制御による、量子情報処理デバイスなどの応用が期待できる。

Light emission phenomenon of the emitter is determined by the characteristics of the emitter, and the emitter is determined by the environment. In particular, the light emitter is the internal part of the optical resonator, and the light emission process is the internal part of the optical resonator. The study of the fusion system of light emitters and optical resonators; the study of cavity quantum electrodynamics (Cavity-QED); A very interesting and profound physical phenomenon is described in relation to the combination of a single resonator and a single two-level electron system, and in relation to the combination of a single resonator and a single two-level electron system. This phenomenon is interesting in physics, high efficiency, single photon light source, no threshold value, new light source and application. In recent years, semiconductor microfabrication technology has been developed rapidly, and the research on cavity-QED has been advanced rapidly in the field of solid-state light emitters and resonators. The change of luminescence phenomenon in solid medium and cavity-QED is reported in most cases. The applicant's research start time is different from that of the emitter and resonator, and the characteristics and positional relationships of the emitter and resonator are different from those of the static resonator. The solid Cavity-QED can be used to control the basic physical phenomenon. The applicant successfully introduced the control method for the resonator state and the control method for the light emission phenomenon. The initial state of light emission is suppressed, the initial state of light emission is promoted, and the initial state of light emission is transformed. This is the first time that a photon has been detected. Single photon emission control soft control, quantum state control, quantum information processing technology and application expectations