応用物理学：室温における単一光子の非線形性

近年のナノテクノロジーや単一分子分光法における進歩によって、周囲条件で動作する有用なデバイスに応用できる可能性のある、費用対効果の高い創発的な有機量子光学技術への道が開かれている。我々は、光と物質のハイブリッド状態（いわゆる励起子ポラリトン）を形成している微小共振器と強く結合した、π共役はしご型高分子を利用して、量子流体特性を持つ励起子ポラリトン凝縮体を作製した。励起子ポラリトンはボース統計に従うので、ボソン刺激を受けると極端な非線形性を示す。我々は、この非線形性が単一光子レベルで誘発されるようにすることによって、巨視的な凝縮体の波動関数を全光学的に超高速制御する効率の良い方法を得た。今回我々は、高エネルギーの分子振動をまとった安定な励起子を利用することで、周囲条件における単一光子非線形操作を可能にした。これによって、基本的な量子限界におけるサブピコ秒スイッチング、増幅、全光論理のような実用化への新たな地平が開かれる。

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