室温動作高効率単一光子源の実現にむけて
2020-07-16 京都大学
髙島秀聡 工学研究科助教、丸谷浩永 同修士課程学生（研究当時）、嶋崎幸之介 同修士課程学生、田嶌俊之 同特定研究員、竹内繁樹 同教授、石原奎太 工学部学生（研究当時）らの研究グループは、シドニー工科大学、ハノーファー大学らと共同で、特殊な偏光を持つレーザービームを用いて、「六方晶窒化ホウ素（hBN）」から発生した光子の射出方向を明らかにすることに成功しました。
超高速演算が可能な光量子コンピュータや盗聴不可能な暗号通信である量子暗号通信などの実現には、光子をひとつひとつ発生させる単一光子源の開発が重要です。最近、単色性に優れた光子を、室温で安定に発生する新たな光源として、窒素とホウ素の層状物質である「六方晶窒化ホウ素（hBN）」が注目されています。このhBNから、どのような方向に光子が射出されるのかは、高効率な単一光子源の実現に非常に重要ですが、これまで明らかにされていませんでした。
今回の成果をもとに、hBNの方向を最適化し光ファイバと一体化させると、室温動作可能な、光ファイバから光子が発生する高効率単一光子源を実現できます。それにより、光量子コンピュータや量子暗号通信の研究の飛躍的な発展が期待できます。
本研究成果は、2020年7月16日に、国際学術誌「ACS Photonics」のオンライン版に掲載されました。
図：（a）六方晶窒化ホウ素から発生した光子の方向推定のイメージ図。（b）放射状に偏光するビームで励起した場合の蛍光イメージ。（c）円周方向に偏光するビームで励起した場合の蛍光イメージ。
