半導体チップ上単一光子量子回路の研究
【研究分野】電子デバイス・電子機器
【研究キーワード】
単一光子源 / 量子ドット / フォトニック結晶 / 転写プリント / 光集積回路 / ハイブリッド集積 / 量子光学 / ハイブリッド集積技術 / 量子情報 / 量子光回路 / 量子回路 / 共振器量子電気力学
【研究成果の概要】
本研究では、半導体集積光回路上へ量子ドット単一光子源を集積する技術の開発と同系における量子光学実験を行った。集積技術として転写プリント法を研究し、ナノ共振器光源を光導波路上へ±50nm程度の位置精度で集積することに成功した。また、同構造において99％を超える光源効率を達成可能なことを電磁界計算により明らかにした。半導体ナノ加工技術と転写プリント法を組み合わせて様々な試料を作製し、光回路上での単一光子発生、複数光源集積やその独立発光波長チューニングなどを実現した。
【研究の社会的意義】
転写プリント法によりナノ共振器光源を光回路上へ的確に集積できることを示した点は大変意義深い。同手法は、その他のナノ光素子へも容易に適用できる。今後、多様な光素子の自在集積が可能である稀有な光集積技術として活用されていくことが期待できる。また、同技術を用いて光源を作製した場合でも、非常に高い光源効率が実現可能であることを示した点も重要である。本研究での成果が、量子技術に要求される高性能量子光源の開発に活用できることを示唆している。
【研究代表者】
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2016-04-01 - 2020-03-31
【配分額】4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)