Laser Focus World JAPAN　レーザーフォーカスワールドジャパン

July 3, 2012, San Diego--NIST、カリフォルニア大学サンディエゴ、ミラノ工科大学の研究チームは、シリコンからなる初の伝令付単一光子源(HSPS:heralded single photon sources)を実証した。これは実用的な量子情報処理に向けての重要な前進である。
この光源は、最近開発されたシリコンベースの技術、フォトンのエンタングルメント操作のための干渉計、シングルフォトンディテクタの補完となるもので、量子光回路、セキュアな量子通信システム構築に必要とされている。
NISTの研究者、Kartik Srinvasan氏によると、この新しい0.5×0.05mmの伝令付光子ジェネレータは3つの重要な点で既存技術と調和する。室温動作、既存通信システム(1550nm波長域)に準拠してフォトンを生成、シリコンであること。シリコンであるとは、標準的でスケーラブルな製造技術で製造可能となることを意味している。
「伝令付」(heralded)フォトンは、ペアの1つが他方(herald photon)の検出によってその存在が分かるフォトン。HSPSsを得るために研究グループは、すでにシリコンでフォトンペア生成を実証した技術を利用した。
フォトンペア生成では、レーザがフォトンをある材料にポンプし、その特性から2つの入力ポンプフォトンが自発的に新しい一対の周波数シフトフォトンを生成する。しかし、これらの新しいフォトンは全く同時に生成するので、それが何時であるかを知ることはできない。
「これらのフォトンの一方を検出すると、他方を探すことができる」とSrinivasan氏は言う。「フォトンペアには多くの用途があるが、伝令付ペアが必要になる時がある、例えば、将来の量子コンピュータで情報のストレージのトリガーとなる場合だ」。
同氏によると、研究グループのシリコンベースデバイスは効率よくシングルフォトンペアを生成。同グループの実験は、他方のフォトンを検出することでもう一方のフォトンの存在を伝えることができることを実証した。
この新しいデバイスは一歩前進であるが、まだ実用的ではない。理由は、シングルフォトンが十分に明るくなく、またチップには多くの他の機能集積する必要があるからだ。とは言え、複数の光源とその補完的コンポーネントをシングルチップに集積することが、シリコンベースの技術を利用することで可能になると、実用的なアプリケーションが必要とするパフォーマンスが得られるようになると考えられる。
(詳細は、www.nist.gov)