量子光学・光物性の研究概要

平山祥郎
量子物性研究部

　光通信技術や光情報処理技術に大きなブレークスルーをもたらす革新的基盤技術の提案、ならびに、量子光学・光物性分野における学術的貢献を目指して研究を進めています。

量子光制御研究グループ

(１)	量子暗号/計算/プロトコルに向けた実験的、理論的な研究
(２)	量子輸送理論と電子/スピンのエンタングルメントの研究

超高速光物理研究グループ

(１)	フェムト秒レーザを用いた高輝度・短パルス軟Ｘ線の発生・計測とその応用の研究
(２)	超短光パルス誘起THｚ電磁波発生とその応用の研究

光デバイス物理研究グループ

(１)	量子ドット、細線の励起子、スピン状態のコヒーレント制御の研究
(２)	窒化物半導体の光物性とデバイス応用の研究
(３)	単一/エンタングル光子の発生と検出の研究

フォトニックナノ構造研究グループ

(１)	二次元フォトニック結晶光回路の研究（超低損失導波路、共振器、フィルター）
(２)	フォトニックナノ構造と物質系の相互作用の研究（負の屈折現象、群速度分散、フォトニック準結晶レーザ）
(３)	ナノプリントリソグラフィの研究

　本研究分野の本年度の代表的な研究成果を次ページ以降に掲載しています。
　量子暗号に関しては量子ドットを用いた単一光子源により長距離の量子錠配送実験に成功しました。また、安定で高速な動作が期待される、差動位相シフト量子鍵配送と呼ばれる新しい量子暗号方式を提案、実証しました。
　レーザプラズマＸ線のターゲットとしてカーボンナノチューブを利用することにより、水の窓領域におけるピコ秒Ｘ線パルス発生効率を一桁近く向上させることに成功しました。また、光電界電離過程を利用したフェムト秒軟Ｘ線パルス波形のサンプリング計測を実現しました。
　ウェハボンディング技術を用いGaN量子井戸と酸化物分布ブラッグ反射鏡（DBR）を結合した構造を作製し、垂直共振器型面発光レーザ（VCSEL）動作を実現しました。また、TAO（通信・放送機構）との共同で単一/エンタングル光子発生、検出に向けた新しいプロジェクトをスタートしました。
　SOI基板を用いたフォトニック結晶の研究において、超小型高Q共振器と導波路を結合した共鳴トンネルフィルターを実現し、導波路の低損失化が進捗しました。また、周期性を持たないフォトニック準結晶によるレーザ発振を世界で初めて実現し、その発振が特異な準周期性に起因することを明らかにしました。

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