自己形成メサ上に作製した単一量子ドット中の多重励起子からの相関光子対発生

从自形成台面上制造的单个量子点中的多个激子生成相关光子对

• 批准号: 15710100
• 负责人: 熊野 英和
• 金额: $ 2.37万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15710100/
• 关键词: 単一光子源; 量子暗号通信; 光子相関測定; アンチバンチング; 相関光子対発生; 単一量子ドット; 単一光子光源; ワイドバンドギャップ半導体; 混晶半導体局在準位; 自己形成メサ構造; 量子情報科学; 非古典光発生

現在、通信の秘匿性の重要性が増し、量子力学の原理に基づいて安全が保証される量子暗号通信の実現が強く求められている。量子暗号通信用の光源として、現在は減衰させたレーザー光が利用されているが、光子数の揺らぎのためビットレートを高くできない問題がある。そこで、光子数状態と呼ばれる光子数揺らぎのない半導体光源の作製を検討した。光子数状態の発生には、離散的状態密度の存在が必要であり、安定性、加工精度、集積性の観点から最適であると判断した半導体零次元系を用いて研究を行った。半導体材料としてはSi-APD単一光子検出器との波長整合の観点からInAlAsを選択し、自己組織化量子ドットを成長後、微細加工技術によりメサ加工を施した。メサ領域に存在する量子ドットからの発光を顕微光学系に入射させたところ、単一量子ドットに起因する半値全幅約200μeV程度の鋭いピークが観測され、その起源を時間分解分光による強度減衰、また励起光強度依存性により検討したところ、単一量子ドット内に存在する励起子、あるいは励起子分子起源の発光線であると確認した。この内の一本の発光線、例えば励起子発光による光子数状態光の発生、更には単一光子発生の検証実験を、HBT setupと呼ばれる強度の二次相関関数を測定する光学系を用いて行った。結果として、励起子発光がアンチバンチングと呼ばれる状態を示すことを確認した。これは、単一量子ドットから生成した光子が光子数状態と呼ばれる光子数の確定した状態にあり、かつその光子数が1であることを示しており、本研究により盗聴の対象となる光子の複数個発生が強く抑制されていることが示された。また、引き続き励起子分子発光線と励起子発光線を用いて光子相関測定を行った。結果、単一量子ドット内の励起子分子発光→励起子発光→基底状態という連続的な発光再結合プロセスによる相関光子対の発生が明瞭に示された。

目前，通信的重要性正在增加，并且实现了量子加密通信，这是基于量子力学原理确保安全性的。作为量子隐秘通信的光源，目前使用了衰减的激光灯，但是由于光学数量的波动而无法提高比特率的问题。因此，我们考虑生产无照明的半导体光源，称为光学数。光学数的发生的发生需要存在离散状态密度，并使用半导体-Zero二维系统进行研究，从稳定性，处理准确性和集成的角度来看，该系统被认为是最佳的。作为半导体材料，从与SI-APD单个光学检测器的波长一致性的角度选择Inalas，并在增长了通过精细处理技术处理的自组织量子点之后。当台面区域中量子点发出的光被入射在微观系统中时，观察到由于单个量子点而引起的约200μEV的急剧峰，并且由于时间的调查光而加强了其起源，并且检查的峰值，并且检查的峰通过激发光强度的依赖性检查，并证实这是单个量子点中的激发儿童或令人兴奋的分子分子分子分子的光发射线。使用测量这些光发射线之一的光学系统，例如，由于兴奋的光发射而导致的光数量，甚至是单个光学出现测试，该测试测量了强度的次要相关功能。结果，人们确认令人兴奋的光发射显示了一种称为抗奔放的状态。这表明从单个量子点生成的光学数在于，光学数的数量（称为光的状态），并且具有一个光数量，并且是一个光子，它可以在此处窃听研究表明，多次发生被强烈抑制。另外，使用激发分子分子发射线和兴奋光发射线进行光子相关测量。结果，清楚地显示了通过连续的光发射再生过程的相关照明对的发生，从单个量子点中的激发分子到兴奋到基础状态。

项目成果

H.Kumano, Y.Hitaka, I.Suemune: "Emissions from single localized states observed in ZnCdS ternary alloy mesa structures"Applied Physics Letters. 82. 4277-4279 (2003)

H.Kumano、Y.Hitaka、I.Suemune：“在 ZnCdS 三元合金台面结构中观察到的单一局域态的发射”《应用物理快报》。