Single-Photon Generation and Detection and Its Conversion to Electron Spin States for Quantum Information Applications

用于量子信息应用的单光子生成和检测及其到电子自旋态的转换

• 批准号: 17068001
• 负责人: SUEMUNE Ikuo
• 金额: $ 44.48万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-17068001/
• 关键词: 量子ドット; 単一光子源; 単一光子検出器; 量子状態変換; 電子スピン; 円偏光; 量子鍵配送; 光ファイバー通信波長帯; InAs量子ドット; 微小光共振器; 荷電励起子; 量子リング; フォトニック結晶; 単一光子発生; 量子暗号通信; III-V-N系; ひずみ補償; ひずみ超格子; 量子もつれ合い; 偏光相関; 光ファイバー通信; InAs; 窒化物混晶; 光子アンチバンチング; 光子相関測定; 量子暗号; 量子ドット; 単一光子源; 単一光子検出器; 量子状態変換; 電子スピン; 円偏光; 量子鍵配送; 光ファイバー通信波長帯; InAs量子ドット; 微小光共振器; 荷電励起子; 量子リング; フォトニック結晶; 単一光子発生; 量子暗号通信; III-V-N系; ひずみ補償; ひずみ超格子; 量子もつれ合い; 偏光相関; 光ファイバー通信; InAs; 窒化物混晶; 光子アンチバンチング; 光子相関測定; 量子暗号

量子情報通信では、量子情報を伝送する光子状態とこれを量子情報処理することが期待されている電子スピン状態の量子情報変換が重要である。これまでに励起子状態を準共鳴励起することにより、入射円偏光状態を92.100%の量子効率で電子スピン状態に変換し、再度電子スピンから同じ円偏光状態に変換することを試みた。その結果、全体としての量子効率として92%という高い値を達成した。これは量子情報変換を実現する基礎となる。光子の検出に関しては、InGaAs APD を正弦波変調することにより、アフターパルスなどの雑音発生を防ぎ、単一光子検出器の動作を800MHz まで高速化したが,この高速光子検出器を使ってNTT と共同で量子鍵配送実験を行った。これによって、15km の通信距離では鍵生成率1.5Mビット/秒、ビットエラー率2.3%の高性能を実現した。

在量子信息通信中，光子状态的量子信息转换，这些光子状态传输量子信息和被预期处理的量子信息的电子自旋状态很重要。到目前为止，通过对激子状态的准振兴激发，我们试图以92.100％的量子效率将圆极化状态转换为电子自旋状态，然后再次将电子旋转转换为相同的圆形极化状态。结果，总量子效率的高值为92％。这是实现量子信息转换的基础。关于光子检测，INGAAS APD的正弦波调制可防止产生诸如泡沫之类的噪声，并加快单个光子检测器的操作至800MHz，但是使用此高速光子检测器，在与NTT协作时进行了量子密钥分布实验。这可以通过1.5mbit/sec的关键发电率在15公里的通信距离内达到2.3％。