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物理:半導体による紫外域量子もつれ光子の生成

Nature 431, 7005 doi: 10.1038/nature02838

量子もつれ合いは量子情報および量子通信技術で重要となる特徴の1つである。高度にもつれ合った光子対を生成するのに最もよく使われている方法はパラメトリック下方変換である。3個あるいは4個の光子間でさらに量子もつれ合いを生成する場合、短波長の量子もつれ光子が望ましいが、パラメトリック下方変換を使って適切な高いエネルギー(短波長)の量子もつれ光子対を生成するのは難しい。このような光子の生成に適用できると考えられる1つの方法は共鳴ハイパーパラメトリック散乱(RHPS)である。すなわち、一対の量子もつれ光子を電子的に共鳴する3次非線形光学過程を通して半導体中で生成する。半導体を使った量子もつれ光子源は実際の量子技術においても有利と考えられるが、半導体で量子もつれ光子を生成する試みはまだ成功していない。本論文では、半導体CuCl単結晶における励起子分子のRHPSにより、紫外域での量子もつれ光子対が生成したことを示す実験証拠を報告する。この研究結果から、電流で駆動される単一光子源と同じように、電流注入によって量子もつれ光子を生成する道が開かれると期待される。

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