ナノ構造による物性制御

励起子過渡応答評価

励起子量子制御

単一光子検出

BlochR

torqueW

11.5 12.0 12.5 13.0 13.5

Ele

ctr

ic F

ield

(a.u

.)

Time (ps)

-5 0 5 10 15

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

Ele

ctr

ic F

ield

(a.u

.)

Time (ps)

without read pulse

with read pulse

PD1

PD2

𝜔1 𝜔1

Filte

r

𝜔2

Pump

𝜔1

𝜔1+𝜔2 = 𝜔3

𝜔3

Si APDNonlinear

crystal

Time

TimeInterferogram

Local

comb

(Comb 2)

𝑇rep

2PE

comb

Frequency

フーリエ変換

∆𝑇rep 2∆𝑇rep

量子ドットフォトンエコー量子インターフェース

早瀬研の研究成果概要

半導体ナノ構造による物性制御

共同研究：慶大，AIST，NICT，NIMS電子・スピンを制御

光子を制御 フォノンを制御

～数十nm

量子ドット

光共振器 フォノニック結晶

電子－光子相互作用を制御

電子－フォノン相互作用を制御

光子－フォノン相互作用を制御

共同研究：東大共同研究：NICT

高品質量子ドット成長により長寿命コヒーレンス時間を達成． 光共振器を導入することにより，フォトンエコー強度を増幅することに成功．

超高速・非線形分光による量子ドットの量子制御

フォトンエコー法による超高速ダイナミクス観測・量子制御 共同研究：NICTAppl. Phys. Lett (2007).

ヘテロダイン検出を導入することにより，微弱なフォトンエコー信号を高感度に検出可能．

３パルスフォトンエコー法による特異な量子ビート

x

0

y

共同研究：NTT, NICT

偏光依存3パルスフォトンエコー法により，特異な量子ビート（量子状態間の干渉）を観測．理論的にメカニズムを解明．

超高速・非線形分光による新規量子制御法の開発

チャープパルスを用いた不均一性にロバストな量子状態制御法の開発

共同研究：NICTSPIE Photinics West (2019).

チャープパルスを用いることで，量子ドット励起子の重ね合わせ状態をロバストに制御する新しい量子制御法を開発．

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0

0.28

0.29

0.30

0.31

0.32

0.33

pulse-width (ps)

FWH

M (a

.u.)

0.0120

0.0125

0.0130

0.0135

0.0140

0.0145

0.0150

0.0155

Pol

ariz

atio

n ar

ea (a

.u.)

光コムを用いた新しい超高速・非線形分光法の開発

共同研究：NICT、電通大

PumpComb(Er Comb 1)

Probe Comb(Er Comb 2)

∆𝑇rep

time

・高時間分解能： ∆𝑇rep=∆𝑓rep

𝑓rep2 = 数10～100 fs

・広い時間範囲：1

𝑓rep=数10 ns

・短い測定時間:1

∆𝑓rep=数10 ms/1scan ⇒ 積算回数 ×数10 ms

2∆𝑇rep

ErComb 1

ErComb 2

Amp Sample

Balancedetection

Probe光

透過光 Pump光

機械的掃引必要なし ⇒ 高S/N

光コム位相が精密制御された新光源（2005年ノーベル賞）

デュアルコム光源を用いた新しい固体分光法の開発

単一光子検出・光量子状態推定技術の開発

周波数上方変換による通信波長帯単一光子パルスの高時間分解検出

フェムト秒の時間分解能で通信波長帯単一光子パルスの検出に成功．

BS

PD1

PD2

𝜔1 𝜔1

Filter

𝜔2Pump

𝜔1

𝜔1+𝜔2 = 𝜔3

𝜔3

Si APDNonlinear

crystal

T = 6.5 K

広帯域ホモダイン検出による超短光パルスの量子状態推定

共同研究：電通大 研究協力：東大，学習院大

広帯域ホモダイン検出によりウィグナー関数の再構築に成功．

量子インターフェースのデモンストレーション

単一光子量子ビットの転写／再生実験 共同研究：NICT

フォトンエコー法を用いてピコ秒単一光子time-bin量子ビットの転写／再生に成功． 広帯域・マルチモード量子インターフェースの実現を実証．

0 50 100

0.0

0.5

1.0

Am

plit

ud

e (

a.u

.)

Time (ps)

Read

Photon echo

Data:0.5 photon/qubit

0 1 2 30.0

0.5

1.0

PE

in

tensity (

a.u

.)

Relative phase of Data pulse ()

noise

Visibility : 98±2 %