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三次元フォトニック結晶を用いた円偏光制御の実現と三次元光量子回路への応用

利用三维光子晶体实现圆偏振控制及其在三维光子量子电路中的应用

基本信息

批准号：
16J09150
负责人：
田尻武義
金额：
$ 0.83万
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：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-04-22 至 2018-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

【研究背景】三次元フォトニック結晶（3D PC）は、光波長程度の屈折率周期性を三次元的に材料に与えることで、偏光状態によらない全方位光禁制帯を実現した人工構造である。結晶欠陥を人工的に導入することで集積光回路への応用が可能となる。3D PC構造は、構造の三次元性から螺旋状の欠陥構造を導入することができ、円偏光などの角運動量を有する光の導波など高度な光制御が可能となる。【研究目的・手法・課題】本研究では、角運動量を有する光を3D PCを用いて制御することによって、電子のスピン量子状態と結合した光回路「量子円偏光回路」への応用を目的としている。作製手法として、原子と同様の振る舞いをする半導体量子ドットを3D PC構造中に導入できる「マイクロマニピュレーション法」に着目しており、昨年度は、3D PCに集積された最初の集積光回路の実験実証に成功している。【研究成果概要】本年度は、同手法を用いて作製可能な円偏光量子回路の回路素子の検討を行うと共に、光量子回路の3D PC構造中への実装方法を検討した。回路素子として、作製可能なストライプ積層型3D PC構造中に形成された螺旋欠陥光導波路を検討し、量子ドットが空間的にランダムに分布していても、電子スピンから光へ量子状態を転写できることを数値解析によって示した。光量子回路の実装方法に関しては、新たに「コヒーレントフィードバック方式」の概念を取り入れることを検討した。本方式は、制御する対象にフィードバックを施すだけの簡易な光回路で量子演算を実現する量子演算の実装方法である。オーストラリアの研究室と共同で、スクイーズ演算に関して、コヒーレントフィードバックにより演算損失の低減効果があることを数値解析によって示した。これは、螺旋欠陥光導波路を介したフィードバックを量子ドットに施すことで、様々な量子演算の実装に応用できると考えている。

[background] 3D PC, periodic refractive index of three dimensional materials and optical materials, polarizing states of optical devices, omni-directional light prohibition, and artificial fabrication of optical devices. As a result, it is possible to use the optical circuit in the system of artificial transmission. The 3D PC has three dimensions, such as spiral, underproduction, polarizing, angular motion, light wave, height, light emissivity. [purpose of this study] in this study, optical 3D PC is used to control the optical system, and the quantum state of the optical circuit is combined with the "quantum polarizing loop" of the optical circuit. In the process of making the device, the atomic device, the vibrating device, the half-body quantum device, the 3D PC, the optical circuit, the optical circuit, the optical circuit, [summary of research results] this year, using the same technique, it is possible to use polarizing quantum circuits to make polarized quantum circuits, circuit elements, optical quantum circuits, 3D PC, optical quantum circuits, and optical quantum circuits. The loop element is sensitive, the operation is possible, and the active 3D PC is in the process of forming an optical helix, the optical guided wave path, the optical distribution in the space, the optical quantum state, the optical quantum state, and the numerical analysis. The optical quantum circuit is equipped with the method, and the new concept is used in the optical circuit. In this way, we use the quantum calculus to realize the quantum calculus in the optical circuit. In this paper, the laboratory is in common, the calculation is analyzed, and the result is analyzed. The light-guided wave path, the helix, the optical wave path, the optical wave path, the quantum calculus, the quantum calculus and the quantum calculus.