Low-threshold coherent formation and quatum applications of room-temperature polaritons

室温极化子的低阈值相干形成和量子应用

基本信息

批准号：
22H00215
负责人：
山下兼一
金额：
$ 27.96万
依托单位：
Kyoto Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

量子デバイスシステムのさらなる普及拡大に向けては、低消費電力で駆動できるハードウェアの実現と、それを可能とする量子媒体の開発が求められる。光－物質混成状態であるポラリトンにおいては、特異な電子物性を示す新しい半導体材料を適用することにより、室温にて操作可能な量子媒体としての期待が高まっている。本研究では、この室温ポラリトンの量子技術としての実用性を高めるために、ポラリトン状態の長寿命化を達成し、ポラリトンコヒーレント凝縮相生成の劇的な低閾値化を実現する。さらに、室温ポラリトンによる量子ビット生成および量子ゲート動作を世界に先駆けて実証し、その量子機能の開拓を促進することを目的とする。今年度の実績としては、室温ポラリトン材料としてこれまでに研究を進めてきたTPCO有機結晶において、その電子励起状態において分子振動とカップルしたコヒーレントな励起状態が生成されており、この巨視的な量子状態が室温ポラリトン凝縮現象とも深く関係していることを示唆する実験結果を得た。本成果は高IFの論文として外部発表した。また、全無機鉛ハライドペロブスカイトにおいては、直線偏光モード間における凝縮現象の異方性とモード間結合の発現を示唆する実験結果を得ており、現在論文査読中である。さらに、室温ポラリトン格子素子の新規作製手法としてＵＶナノインプリントリソグラフィー技術を適用し、実際に、2次元フォトニック構造の導入によるポラリトン分散モードのマニピュレーションを達成している。本成果は現在論文作成中である。

为了进一步普及量子器件系统的使用，有必要实现可以低功耗驱动的硬件，并开发使其成为可能的量子介质。极化子是光-物质混合态，预计将被用作量子介质，通过应用表现出独特电子特性的新型半导体材料，可以在室温下进行操纵。在这项研究中，为了提高室温极化子作为量子技术的实用性，我们将实现更长的极化子态寿命，并大幅降低极化子相干凝聚相形成的阈值。此外，我们的目标是成为世界上第一个利用室温极化子演示量子位生成和量子门操作的公司，并促进量子功能的发展。今年的成就包括在 TPCO 有机晶体的电子激发态中产生与分子振动相耦合的相干激发态，迄今为止，这些晶体已作为室温极化子材料进行了研究，并且我们获得的实验结果表明：这与室温极化子凝聚现象密切相关。该成果作为高IF论文对外发表。此外，在全无机卤化铅钙钛矿中，我们获得了实验结果，表明线性偏振模式之间的凝聚现象具有各向异性，并且表现出模式间耦合，该论文目前正在接受同行评审。此外，通过应用紫外纳米压印光刻技术作为室温极化子晶格元件的新型制造方法，我们实际上通过引入二维光子结构实现了对极化子色散模式的操控。目前该结果正在准备撰写论文。

项目成果

期刊论文数量（29）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Continuous Color‐Tunable Light‐Emitting Devices Based on Compositionally Graded Monolayer Transition Metal Dichalcogenide Alloys

基于成分梯度单层过渡金属二硫属化物合金的连续颜色可调发光器件

DOI：
10.1002/adma.202203250
发表时间：
2022
期刊：
Advanced Materials
影响因子：
29.4
作者：
Pu Jiang;Ou Hao;Yamada Tomoyuki;Wada Naoki;Naito Hibiki;Ogura Hiroto;Endo Takahiko;Liu Zheng;Irisawa Toshifumi;Yanagi Kazuhiro;Nakanishi Yusuke;Gao Yanlin;Maruyama Mina;Okada Susumu;Shinokita Keisuke;Matsuda Kazunari;Miyata Yasumitsu;Takenobu Taishi
通讯作者：
Takenobu Taishi

CsPbBr3微小共振器の2次元波数空間におけるポラリトン凝縮特性

CsPbBr3微谐振器二维波数空间极化子凝聚特性

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
犬飼剛也;森山裕太;上田悠介;平尾司;高橋駿;山下兼一
通讯作者：
山下兼一

有機単結晶共振器における分子振動をまとった励起子ポラリトン形成に由来する光励起レーザ発振

有机单晶腔中包裹在分子振动中的激子极化子形成产生的光泵浦激光振荡

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
S. Dokiya;H. Mizuno;H. Mizuno;H. Katsuki;K. Yamashita;F. Sasaki;H. Yanagi;松尾匠，上田悠介，水野斎，佐々木史雄，山下兼一，柳久雄
通讯作者：
松尾匠，上田悠介，水野斎，佐々木史雄，山下兼一，柳久雄

3次元ウッドパイル型フォトニック結晶におけるヒンジ状態のマイクロ波領域での観測

3D 木桩光子晶体中铰链态的微波观察