Research Abstract


Generation and control of polarization-entangled photons from island quantum dots by an electric field

2012年2月7日 Nature Communications 3 : 661 doi: 10.1038/ncomms1657

半導体量子ドットは、偏光もつれ光子を効率よく生成できる可能性がある光源である。励起子分子-励起子カスケード発光を用いる偏光もつれ光子の生成に不可欠な主たる条件は、励起子微細構造分裂を制御することである。この目的で調べられたさまざまな手法のうち、電場が、光エレクトロニクスとの統合を容易にする有望な方法である。今回我々は、単一のGaAs量子ドットからの電場による偏光もつれ光子の生成を実証している。In(Ga)As量子ドットに限定されたこれまでの研究とは異なり、厚さのゆらぎによって形成されるGaAs島状量子ドットを用いた。これは、振動子強度がより大きく、より短い波長の光を放射するためである。ショットキーダイオードに順方向電圧をかけて、微細構造分裂を制御した。我々は、調べた単一量子ドットの微細構造分裂の減少と抑制を観測し、これによって0.72± 0.05という高い忠実度での偏光もつれ光子の生成が可能になった。

Mohsen Ghali1, 大谷 啓太1, 大野 裕三1 & 大野 英男1,2

  1. 東北大学電気通信研究所 ナノ・スピン実験施設
  2. 東北大学省エネルギー・スピントロニクス集積化システムセンター
Semiconductor quantum dots are potential sources for generating polarization-entangled photons efficiently. The main prerequisite for such generation based on biexciton–exciton cascaded emission is to control the exciton fine-structure splitting. Among various techniques investigated for this purpose, an electric field is a promising means to facilitate the integration into optoelectronic devices. Here we demonstrate the generation of polarization-entangled photons from single GaAs quantum dots by an electric field. In contrast to previous studies, which were limited to In(Ga)As quantum dots, GaAs island quantum dots formed by a thickness fluctuation were used because they exhibit a larger oscillator strength and emit light with a shorter wavelength. A forward voltage was applied to a Schottky diode to control the fine-structure splitting. We observed a decrease and suppression in the fine-structure splitting of the studied single quantum dot with the field, which enabled us to generate polarization-entangled photons with a high fidelity of 0.72±0.05.