多次元量子もつれ光子対の実現とそれを用いた広帯域量子干渉分光法の開拓

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本年度は、１量子相関光子対源の実装、２赤外光指数計測システムの構築、３赤外域における量子相関光子対源の相関測定、をそれぞれ行なった。１について、昨年度開発したくり返し周波数同期レーザーを用いて自発パラメトリック下方変換（SPDC）過程による光子対発生を行なった。また発生した光子対の諸性質を定量的に評価し、量子相関光子対源としての利用可能性の妥当性を実証した。２について、同様に昨年度開発した赤外上方変換システムを改良し、赤外光子対の変換量子効率を３０％まで改善し、量子的情報を保ちながら赤外光子を可視光子に変換する高感度赤外光検出システムを構築した。３について、１、２を組み合わせたシステムにより、光子対の飛来を同時検出する装置を用いて光子対間の相関を測定し、同時SPDC過程間に強い量子相関があることを実証した。さらに、これらの光子対を用いたもつれ状態形成の応用の可能性を示唆する計算結果も得た。本内容は投稿用論文としてまとめられ、現在投稿済み査読中である。現在は相関光子対を用いた応用として周波数領域におけるもつれ現象の観測とそれを用いた分光システム開発にむけて系を改良中である。また、赤外光子数計測システムの改良も目指しており、高強度アンプの導入により現状の３０％から６０％以上の変換効率へと改良予定である。これを用いることで、ノイズの少ない量子干渉波形の計測、およびもつれ純度の高い光子対源の実証を目指す。