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光子対生成装置

国内特許コード P110003683
整理番号 A241P64
掲載日 2011年6月28日
出願番号 特願2006-041474
公開番号 特開2007-219314
登録番号 特許第4863105号
出願日 平成18年2月17日(2006.2.17)
公開日 平成19年8月30日(2007.8.30)
登録日 平成23年11月18日(2011.11.18)
発明者
  • 安食 博志
  • 石原 一
出願人
  • 国立研究開発法人科学技術振興機構
  • 公立大学法人大阪府立大学
発明の名称 光子対生成装置
発明の概要 【課題】ハイパーパラメトリック散乱によって相関光子対を生成する光子対生成装置において、より相関光子対の生成効率を向上させることを可能とする光子対生成装置を提供する。
【解決手段】共振器2の内部に、量子井戸4を設ける。光源6から共振器2に照射された入射光は、共振器2において共振し、特定の共振器モードとなる。この共振器モードによって光の電場強度が高くなっている位置に量子井戸4を設けることによって、量子井戸4におけるハイパーパラメトリック散乱による相関光子対の生成効率を向上させる。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要


近年、情報通信技術の発展は著しいものであり、さらなる情報通信の高速化、高度化に対する需要は拡大している。これに伴い、従来の電気信号による情報処理とは異なる技術として、量子情報処理が挙げられる。この量子情報処理に関する研究は、1984年のCharles Bennet(IBM)らによる量子暗号プロトコルの考案や、1994年のPeter Shore(AT&T)による量子計算アルゴリズムの考案を契機として、現在精力的に進められている。



量子暗号では、量子力学におけるハイゼンベルグの不確定性原理により、物理現象によって安全性が保証される。該不確定性原理では、観測によってその状態は変化するため、通信が盗聴(観測)されると、必ずそれが明らかになり、それに応じて通信を遮断するなどの処置が可能なため、盗聴が物理学的に不可能とされる。また、粒子を複製することも不確定性原理によって不可能である。



量子暗号における重要な要素として量子テレポーテーションがあげられる。量子テレポーテーションは、粒子の量子的な情報だけを別の場所に移す技術である。該量子テレポーテーションは、量子相関のある光子対(量子相関光子対)を利用して、光子同士が情報をやり取りすることにより実現される。量子相関光子対は、一方の量子的状態が決まると、他方の量子状態も決まるという性質があり、この性質は、2光子間の距離に依存しない。



従来、量子相関光子対の生成は、高出力レーザを非線形光学材料に照射させるパラメトリック下方変換によって実現されている。しかしながら、この過程から生成された量子相関光子対の波長は比較的長く、3光子以上の量子相関多光子状態を実現することが難しいという欠点がある。これに対して、非特許文献1には、半導体CuClバルク結晶の共鳴ハイパーパラメトリック散乱過程を用いることによって、短波長の相関光子対の生成を行う技術が開示されている。
【非特許文献1】
K.Edamatsu, G.Oohata, R.Shimizu, and T.Itoh : Nature, 431, 167,(2004).

産業上の利用分野


本発明は、量子相関光子対を生成する光子対生成装置に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
光を出射する光源と、
上記光源から出射された光を取り入れ、内部で共振させることによって光の強度を強める共振器とを備え、
上記共振器が、相関光子対生成部材を含んでおり、
上記相関光子対生成部材が、取り入れた2個の光子を共鳴的に励起させて励起子分子を生成し、さらに該励起子分子が崩壊することによって、互いに量子相関した2個の光子を相関光子対として放出するものであるとともに、
上記光源が、互いに偏光の回転方向が反対となる第1の光子および第2の光子を、それぞれの振動数が互いに異なった状態で上記共振器に照射することを特徴とする光子対生成装置。

【請求項2】
上記相関光子対生成部材が、量子井戸または量子ドットであることを特徴とする請求項1記載の光子対生成装置。

【請求項3】
上記光源が、上記第1の光子の振動数を、共振器モードと上記相関光子対生成部材中の励起子とが結合したモードにおけるエネルギー準位の振動数に一致させることを特徴とする請求項記載の光子対生成装置。

【請求項4】
上記光源が、上記第2の光子の振動数を、上記相関光子対生成部材において、2粒子励起状態の励起子分子の成分が存在し、かつ、共振器モードの光の成分が存在するように設定していることを特徴とする請求項記載の光子対生成装置。

【請求項5】
上記相関光子対生成部材が、上記相関光子対生成部材において、2粒子励起状態の励起子分子の成分が存在し、かつ、共振器モードの光の成分が存在するような大きさとなっていることを特徴とする請求項1記載の光子対生成装置。

【請求項6】
上記相関光子対生成部材が、上記共振器内における光のモードに対応して電場強度が高くなる位置に設けられることを特徴とする請求項1記載の光子対生成装置。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2006041474thum.jpg
出願権利状態 登録
参考情報 (研究プロジェクト等) CREST 新しい物理現象や動作原理に基づくナノデバイス・システムの創製 領域
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