半導体微小共振器を用いた量子光源:量子情報通信の実現に向けて

摘要

近年，量子情報通信，量子暗号，量子コンピュータ等の, 量子状態を積極的に利用した情報通信技術が提唱されている。これら新ししい情報通信処理技術の中で現在の技術と決定的に異なる点は，情報を電荷の量や，光の強度に符号化して行うのでなく，量子状態に符号化し，その量子の状態の情報を通信や計算に用いる点である。用いられる物理系としては，通信においては光の最小エネルギー単位である光子，偏光状態，光の電界位相振幅，量子計算においてはイオントラップ，電子·核スピン状態，超電導磁束等，非常に多くの物理系において研究が進められている。この中で通信に話を限ると，量子暗号通信，量子テレポーテーション等を実現するために光の量子状態制御が重要な研究ターゲットとなっている。恐らくほとんどの方が，光と聞くと太陽光やランプから放たれる光や，レーザ光の様に単色で指向性の強い光を想像すると思われる。一般に光の量子状態はその粒子性と波動性によっていくつかの形態で出現する。もっとも馴染みがある偏光(角運動量に対応)から始まり，光子数状態，電界の直交位相振幅上での電界揺らぎの状態が存在する。このうち重要な状態として，量子暗号通信で重要な役割を果たす単一光子状態，偏光量子もつれ光子対，量子テレポーテーションで利用される真空スクイーズド状態がある。単一光子状態は文字どおり，一つの光パルス中に一つの光子が含まれている状態であり，偏光量子もつれ光子対は偏光相関を持つ2光子対，真空スクイーズド状態は電界の直交位相振幅上での真空場の量子 揺らぎ(量子ノイズ)の制御が行われた光である。