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量子光学：量子ドットからの自発二光子放出の量子相関
Nature 643, 8074 doi: 10.1038/s41586-025-09267-6
自発二光子放出（STPE）は、天体物理学、原子物理学、量子技術において大きな意味を持つ二次量子放射過程である。詳細には、単一の量子発光体から得られるオンデマンドSTPEは、光子量子科学技術に変革をもたらすと長年予想されてきた。今回我々は、高品質なマイクロピラー共振器と決定論的に結合された単一の半導体量子ドットにおいて、競合する単一光子放射に匹敵する輝度を伴うSTPEを報告する。これは、マイクロ共振器内の強い真空ゆらぎが、二励起子を基底状態に直接追いやるからである。我々は光子統計測定を用いて、共振器量子電気力学領域におけるSTPEに付随する量子的性質を示す。さらにSTPEを活用して、非従来型のエンタングルした量子光源を構築しており、これは、自発パラメトリックダウンコンバージョン源としてのほぼ1のエンタングルメント忠実度と、原子量子発光体としてのオンデマンド光子放出を同時に実現できるものである。今回の成果は、量子領域における二光子過程に関する洞察を提供し、非線形量子放射を用いた光子量子技術を後押しする可能性がある。
