2020/01/14
庆应义塾大学
国立大学法人 东京学芸大学
庆应义塾大学理工学部物理情報工学科の牧英之准教授らは、直径約1nmの微細な一次元物質である単層カーボンナノチューブを用いて、室温において高純度と高効率を両立した単一光子源が理論的に可能であることを世界で初めて示しました。
1パルス中に含まれる光子が1个に制限された単一光子は、近年、量子暗号通信などの量子情报デバイスで注目されており、特に高集积で汎用の量子情报デバイスを実现するには、室温かつ通信波长帯において、高纯度で高効率な単一光子を発生させる単一光子源が必要とされています。これまでに、当研究グループはカーボンナノチューブを用いることで、世界初の室温?通信波长帯の単一光子源を実験的に示しており、その后世界中で研究が行われています。しかし、现状の単一光子源では、高纯度化と高効率化を両立することが困难であり、量子情报デバイスへの実用化に向けては、それらを両立する技术の构筑が望まれています。今回、カーボンナノチューブから高纯度かつ高効率な単一光子発生を実现する技术として、架桥した短尺のカーボンナノチューブに分子修饰をすることにより、その両立が达成可能であることを理论的に初めて示しました。これにより、カーボンナノチューブを用いることで、非冷却で通信波长帯での高性能な単一光子素子が开発可能であることが明らかとなり、本技术を用いることで、チップ上で集积化可能な汎用の量子暗号素子といった、次世代の量子情报素子の开発が推进されることが期待されます。
本研究は、东京学芸大学の前田优准教授と共同で行ったものです。
本研究成果は、2019年12月27日に米国化学会（ACS）のACS Applied Nano Materialsオンライン版で公開されました。
プレスリリース全文は、以下をご覧下さい。