量子ドット－ナノ共振器結合系における真空ラビ振動を用いた幾何学量子ゲートの実現

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本研究では、半導体量子ドットと高Q値フォトニック結晶ナノ共振器の強結合系における真空ラビ振動の制御技術として、幾何学位相を用いた量子操作手法を用いることで、従来の動的な量子操作手法よりも操作誤りなどに対してロバストな制御を実現し、それを用いた幾何学量子ゲートの開発や量子光回路への応用を検討する。真空ラビ振動の制御を行うためには、より高い共振器Q値の実現が不可欠であることから、本年度では、表面吸収による光損失を低減するための新たな表面パッシベーション手法を用いたQ値改善に取り組み、QDを含むアクティブなフォトニック結晶ナノ共振器で実験Q値１６万を実現した。これはこれまでのQDを含むフォトニック結晶ナノ共振器の中で世界最高値である。また、真空ラビ振動の幾何学位相操作に関する数値解析にも取り組んだ。その結果、幾何学位相操作を用いることで、一定の量子操作の条件下において真空ラビ振動がロバストに制御できることを見出した。この成果は、真空ラビ振動を用いたロバストで高速な量子情報操作を実現する上で大いに役立つと考えられる。