半導体量子ドットを用いた電子・光子相互作用制御と量子情報処理への応用に関する研究

半导体量子点电子-光子相互作用控制及其在量子信息处理中的应用研究

• 批准号: 12J08494
• 负责人: 都木 宏之
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 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-12J08494/
• 关键词: 量子ドット; フォトニック結晶

量子コンピュー一タなどの大規模な量子演算の実現に向けては、量子演算素子の集積性を高める必要がある。半導体量子ドット・フォトニック結晶結合系は、半導体中の狭い範囲に量子ビットと光の相互作用系を集積化できる点で優れている。また、集積化により多数の光デバイスが必要になるが、従来この系で用いられてきた波長1μm帯ではなく通信波長帯の光を用いることで、既存の光通信用デバイスを利用することができ、本分野の研究の加速及び応用研究の進展が期待できる。本研究では、通信波長帯での量子ドット・フォトニック結晶ナノ共振器結合系を構築し、複数の量子ドット・共振器結合系を含む系を作製することを目的としている。本年度は、1.3μm通信波長帯量子ドットを内包するH1型フォトニック結晶ナノ共振器構造を作製し、量子ドットと強結合状態にありポラリトン状態を形成している共振器モードからの光学応答(反射)に対する別の共振器モードにより増強された光シュタルク効果の影響をより詳細に調べた。反射光強度測定用のレーザーだけを入射した時にはポラリトンからの応答は観測されなかったが、さらに別のレーザーでパルス的に量子ドット近傍に余剰キャリアを生成した場合にはポラリトンからの応答が観測された。この状態で光シュタルク効果を起こしたところ、わずかな入射光強度でポラリトンからの応答が急速に弱まってしまった。これらの結果から、量子ドットとフォトニック結晶案の共振器の結合系では余剰キャリアの振る舞いが重要であることがわかった。

A quantum コ ン ピ ュ ー タ な ど の large-scale な quantum calculus の be am に to け て は, quantum calculation element の set of multiplicative を high め る necessary が あ る. Semiconductor quantum ド ッ ト · フ ォ ト ニ ッ ク crystallization combining は, semiconductor の narrow い van 囲 に quantum ビ ッ ト と light の interaction system を set product change で き で る point れ て い る. ま た, set product に よ り most の light デ バ イ ス が necessary に な る が, 従 こ の is で with い ら れ て き た wavelength of 1 mu m 帯 で は な く communication wavelength 帯 の light を with い る こ と で, existing の optical communication with デ バ イ ス を using す る こ と が で き, this eset の study の acceleration and び 応 の with research progress が expect で き る. This study で は, communication wavelength 帯 で の quantum ド ッ ト · フ ォ ト ニ ッ ク crystallization ナ ノ resonator combining を build し, plural の quantum ド ッ ト resonator, combining system を を む department for containing す る こ と を purpose と し て い る. は this year, 1.3 mu m 帯 quantum communication wavelength ド ッ ト を insourcing す る type H1 フ ォ ト ニ ッ ク crystallization ナ ノ し the resonator structure を cropping systems, quantum ド ッ ト と strong combination state に あ り ポ ラ リ ト ン state を form し て い る resonator モ ー ド か ら の optical 応 answer (reflection) に す seaborne る don't の resonator モ ー ド に よ り raised strong さ れ た light シ ュ タ ル ク unseen The effect of をよ affects the detailed に tone べた. Reflected light intensity measurement with の レ ー ザ ー だ け を incident し た when に は ポ ラ リ ト ン か ら の 応 answer は 観 measuring さ れ な か っ た が, さ ら に don't の レ ー ザ ー で パ ル ス に quantum ド ッ ト nearly more than alongside に turning キ ャ リ ア を generated し た occasions に は ポ ラ リ ト ン か ら の 応 answer が 観 measuring さ れ た. こ の state で light シ ュ タ ル ク unseen since fruit を こ し た と こ ろ, わ ず か な incident light intensity で ポ ラ リ ト ン か ら の 応 answer が に sharply weaker ま っ て し ま っ た. こ れ ら の results か ら, quantum ド ッ ト と フ ォ ト ニ ッ ク crystal case の resonator の combination system で は more than turning キ ャ リ ア の vibration る dance い が important で あ る こ と が わ か っ た.

项目成果

A11 Optical Control of a Reflection Spectrum in a Quantum Dot-Photonic Crystal Nanocavitv Coupled System

A11 量子点-光子晶体纳米腔耦合系统中反射光谱的光学控制

• 发表时间: 2012
• 作者: 太田竜一;太田泰友;都木宏之;熊谷直人;田辺克明;石田悟己;岩本敏;荒川泰彦;尤 静;商兆琦;商兆琦;商兆琦;商兆琦;商兆琦;商 兆琦;Kazuki Okamura;Hioyuki Takagi;Kazuki Okamura;都木 宏之;都木宏之;Kazuki Okamura;都木宏之
• 通讯作者: 都木宏之

量子ドット・フォトニック結晶結合系における光と電子のダイナミクス

量子点-光子晶体耦合系统中光和电子的动力学

• 发表时间: 2013
• 作者: 太田竜一;太田泰友;都木宏之;熊谷直人;田辺克明;石田悟己;岩本敏;荒川泰彦;尤 静;商兆琦;商兆琦;商兆琦;商兆琦;商兆琦;商 兆琦;Kazuki Okamura;Hioyuki Takagi;Kazuki Okamura;都木 宏之
• 通讯作者: 都木 宏之

一つの共振器モードと結合した量子ドットにおける反射率の光制御～少数光子制御論理素子をめざして～

耦合到单谐振器模式的量子点反射率的光学控制 - 旨在实现少光子控制逻辑元件 -

• 发表时间: 2012
• 作者: 太田竜一;太田泰友;都木宏之;熊谷直人;田辺克明;石田悟己;岩本敏;荒川泰彦;尤 静;商兆琦;商兆琦;商兆琦;商兆琦;商兆琦;商 兆琦;Kazuki Okamura;Hioyuki Takagi;Kazuki Okamura;都木 宏之;都木宏之;Kazuki Okamura;都木宏之;Kazuki Okamura;岡村和樹;都木宏之
• 通讯作者: 都木宏之

Optical StarK Shift of a Quantum Dot in a Nanocavity : Towards Attojoule Switching in the Telecom Band

纳米腔中量子点的光学 StarK 位移：走向电信频段的阿托焦耳开关

• 发表时间: 2012
• 作者: 太田竜一;太田泰友;都木宏之;熊谷直人;田辺克明;石田悟己;岩本敏;荒川泰彦;尤 静;商兆琦;商兆琦;商兆琦;商兆琦;商兆琦;商 兆琦;Kazuki Okamura;Hioyuki Takagi;Kazuki Okamura;都木 宏之;都木宏之;Kazuki Okamura;都木宏之;Kazuki Okamura;岡村和樹;都木宏之;岡村和樹;都木宏之
• 通讯作者: 都木宏之

高Q値と高結合効率を同時に実現するL3フォトニック結晶ナノ共振器の設計

同时实现高Q值和高耦合效率的L3光子晶体纳米腔设计

• 发表时间: 2013
• 作者: 太田竜一;太田泰友;都木宏之;熊谷直人;田辺克明;石田悟己;岩本敏;荒川泰彦;尤 静;商兆琦;商兆琦;商兆琦;商兆琦;商兆琦;商 兆琦;Kazuki Okamura;Hioyuki Takagi;Kazuki Okamura;都木 宏之;都木宏之
• 通讯作者: 都木宏之