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November 19, 2012

量子のもつれと半導体

量子のもつれって確認できてなかったの?

国立情報学研究所などが量子ドットで電子と光の量子もつれを確認、量子通信の中継技術実現に一歩

国立情報学研究所(NII)は2012年11月16日、電子スピンと光子の量子もつれ状態を半導体を用いて生成することに成功したと発表した。従来の試みに比べて、理論と観測の間のずれが小さく、しかも集積化と伝送データ速度の大幅な高速化を同時に実現できる可能性がある。また、光通信で一般に用いられている波長1.5μmの赤外光での出力にも成功した。この結果、これまで1対1の通信しかできなかった量子情報通信を中継可能にするうえで重要な一歩になるとしている。

(中略)

 今回、電子スピンと光子の量子もつれは、ガリウム・ヒ素(GaAs)基板上に形成したインジウム・ヒ素(InAs)の量子ドットに、3テスラという強力な直流磁界を印加したシステムで生成した。磁界によって量子ドット中の電子のペア(スピンは逆向き)ができる。そこに光パルスを照射すると、電子のペアに、スピンが上向きまたは下向きの正孔(ホール)1個が加わった「トライオン(trion)」という励起状態になる。

 この状態から2種類ある基底状態に戻る際、放出される光子と量子ドット中の電子のスピンが量子もつれ状態にあることが理論的に知られている。具体的には、トライオン中の1個の電子とホールが結合して光子に変わる際、残る電子のスピンが上向きである場合は、水平偏光の光子が放出される。一方、残る電子のスピンが下向きである場合は、垂直偏光の光子が放出される。今回、NIIらはこの現象を初めて実際に観測し、理論に近い精度で、電子スピンと光子が量子もつれ状態にあることを確かめた。観測と理論との一致度を示す「忠実度(fidelity)」という示標(1が最大)の値は、0.92。半導体素子を用いた量子もつれの実現例では非常に高いという。

121118qbit1

ふーむ、基板上で確認できたということか。
実現に一歩って、これも量子通信の一里塚?どんだけ一里塚にとどまってるの。
(^_^;)

半導体工学に関わるならアマサイの研究範囲にもなるかもしれない。

シミュレーションとかできないのかな?

論文とか出るのかな、もっと詳しく知りたい。

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