*科学者は、超薄型量子光源の発生において突破口を作り、励起物の相互作用が絡み合った光子生成の効率を大幅に向上させることができることを示しています。
量子光源は、量子コンピューティング、量子通信、量子計量などのさまざまな量子技術の重要なコンポーネントです。これらのソースは、絡み合った光子を発します。つまり、それらの特性は古典的な物理学では説明できない方法でリンクされています。このエンタングルメントは、多くの量子技術の基本的なリソースであり、安全な通信や高精度測定などのタスクを可能にします。
伝統的に、絡み合った光子は、通常数ミリメートルの厚さであるかさばる非線形結晶を使用して生成されます。これらの結晶は高いポンプの力を必要とし、効率が低く、実用的な用途が制限されます。これらの課題を克服するために、研究者は、コンパクトで効率的でスケーラブルなデバイスの可能性を提供する超薄型量子光源を調査してきました。
ジャーナル natureフォトニクスに掲載された最近の研究で 、東京大学、国立材料科学研究所（NIMS）、および日本の電気通信大学の科学者は、励起材の相互作用が超甲性子量子光源における絡み合った光子生成の効率をどのように高めることができるかを示しています。
アラカワヤスヒコ教授が率いるチームは、アルセニドガリウム（GAAS）とアルセニド（ALAS）の交互の層で構成される超甲状腺半導体ヘテロ構造を製造しました。これらのヘテロ構造は、励起子と呼ばれる半導体材料の結合状態の電子と穴が強い励起筋相互作用を示します。励起子には、光と物質の相互作用を強化し、光子生成の効率を改善するために活用できる明確な特性があります。
ヘテロ構造の厚さと組成を慎重に設計することにより、研究者は非常に効率的な生成の絡み合った光子を達成することができました。彼らは、励起筋相互作用なしで、従来の超甲状腺量子量子光源と比較して、絡み合った光子の発光率の有意な増加を観察しました。
効率の向上は、共振光空洞の存在下での自然発光速度の修正を表すパーセル効果に起因します。超薄型ヘテロ構造では、励起子は局所的なエミッターとして作用し、強力な励起筋相互作用は、パーセル効果のための好ましい環境を作り出します。これにより、絡み合った光子のより速く、より効率的な排出につながります。
この研究は、超薄型量子光源の開発における重要な前進を表しています。これらの超薄型構造における絡み合った光子の効率的な生成は、コンパクトで高性能量子デバイスの実現への道を開き、量子情報処理と通信技術の新しい可能性を開きます。
「私たちの調査結果は、実用的な量子光源の開発のための有望なルートを提供します」とアラカワ教授は言います。 「励起物の相互作用を活用することにより、極薄半導体の絡み合った光子の効率的な生成を達成することができ、将来の量子技術のための量子デバイスの小型化と統合を可能にします。」
