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

量子点-纳米谐振器耦合系统中利用真空拉比振动实现几何量子门

• 批准号: 18J13565
• 负责人: 車 一宏
• 金额: $ 0.96万
• 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: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-25 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18J13565/
• 关键词: フォトニック結晶; 量子ドット; 共振器量子電磁力学; 量子ゲート

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。

In this paper, we investigate the control techniques of vacuum vibration and geometric phase in semiconductor quantum devices and the application of quantum manipulation techniques in semiconductor quantum devices with high Q values and crystal resonators with strong bonding systems. The Q value of the resonator can not be reduced this year. The Q value of the resonator can be improved by using the new surface absorption method. The Q value of the resonator can be reduced by 160,000. The highest value in the world for a crystal resonator. The numerical analysis of geometric phase operations related to vacuum vibration The results of geometric phase manipulation are shown in the following ways: under certain quantum manipulation conditions, vacuum vibration is controlled. The results of this work are: vacuum vibration, high speed quantum information operation, high speed quantum information operation

项目成果

Scheme for Coherent Control of Vacuum Rabi Oscillations in a Quantum Dot-Cavity System using Geometric Phases

使用几何相位相干控制量子点腔系统中真空拉比振荡的方案

• 发表时间: 2019
• 作者: K. Kuruma;Y. Ota;S. Iwamoto and Y. Arakawa
• 通讯作者: S. Iwamoto and Y. Arakawa

Fabrication and optical characterization of photonic crystal nanocavities with electrodes for gate-defined quantum dots

带有栅极定义量子点电极的光子晶体纳米腔的制造和光学表征

• DOI: 10.7567/1347-4065/ab5b62
• 发表时间: 2020
• 期刊: Japanese Journal of Applied Physics
• 影响因子: 1.5
• 作者: Tajiri T.;Sakai Y.;Kuruma K.;Ji S. M.;Kiyama H.;Oiwa A.;Ritzmann J.;Ludwig A.;Wieck A. D.;Ota Y.;Arakawa Y.;Iwamoto S.
• 通讯作者: Iwamoto S.

Harvard university(米国)

哈佛大学（美国）

Single Plasmon Generation in an InAs/GaAs Quantum Dot in a Transfer-Printed Plasmonic Microring Resonator

转移印刷等离子体微环谐振器中 InAs/GaAs 量子点中的单等离子体激元生成

• DOI: 10.1021/acsphotonics.8b01749
• 发表时间: 2019
• 期刊: ACS Photonics
• 影响因子: 7
• 作者: Tamada Akihito;Ota Yasutomo;Kuruma Kazuhiro;Watanabe Katsuyuki;Iwamoto Satoshi;Arakawa Yasuhiko
• 通讯作者: Arakawa Yasuhiko

Surface-passivated high-Q GaAs photonic crystal nanocavity with quantum dots

• DOI: 10.1063/1.5144959
• 发表时间: 2019-12
• 期刊: APL Photonics
• 影响因子: 5.6
• 作者: K. Kuruma;Y. Ota;M. Kakuda;S. Iwamoto;Y. Arakawa