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2012年5月 3日 (木)

ダイヤモンドLEDで光子を1個ずつ室温で電気的に発生させることに世界で初めて成功

ダイヤモンドLEDで光子を1個ずつ
室温で電気的に発生させることに
世界で初めて成功
~盗聴不可能な量子暗号通信に向けて
加速~

平成24年4月16日
科学技術振興機構(JST)
大阪大学基礎工学研究科
産業技術総合研究所

詳細は、リンクを参照して下さい。

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 JST 課題達成型基礎研究の一環
として、大阪大学の水落 憲和 准教授と
産業技術総合研究所の山崎 聡 主幹研究員
らのグループは、人工ダイヤモンドを
用いて室温で電気的に単一光子を発生
させることに世界で初めて成功しました。

 近年、量子暗号通信注1)は理論上、
どのような技術でも盗聴できない究極の
通信技術として期待されており、世界的
にも多くの企業が研究開発を行っています。

 この実現には、情報を載せる光子の
1個1個を必要なときに簡易かつ確実に
発生させる単一光子源注2)が求められて
います。

 ところが、これまでの量子ドットや
有機分子を用いた単一光子源は、室温では
不安定でほとんど光らなくなるため、
極低温での冷却が不可欠でした。

 また、室温で単一光子を発生できても、
光励起のためのレーザーが必要なものしか
実現されておりません。

 つまり、エネルギーやコストの制約が
単一光子源の実用化・普及の課題と
なっていました。

 今回、ダイヤモンドを材料とし、そこに
埋め込まれている炭素原子の抜け穴と
窒素原子の複合体(NV中心・図1)が
室温でも安定に発光することに着目、
単一光子源として用いて、電流で動作
させることに挑戦しました。

 具体的には、高度な製造技術によって
高品質ダイヤモンドの薄い発光層を
n層とp層で挟み、発光層に電気が流せる
LED素子を作製しました。

 さらに、光子相関法注3)などの精密な
測定法により、単一光子源として世界で
初めて室温で電気的に動作していることを
実証しました(図2)。

 世界トップレベルの技術の融合により、
単一光子源で課題となっていた、極低温や
レーザーを使用する際の問題を克服し、
量子暗号通信の省エネルギー・低コスト化
への道が開かれました。

 今後、素子の集積化によって、システム
の高速化や効率化が進み、実証実験を経た
近い将来には、国家機密の通信や個人情報
に関わる秘匿通信などへの利用が期待
されます。

 さらにNV中心には優れたスピン注4)
の機能があります。
 これは本成果が量子暗号通信に
とどまらず、将来的には室温で電気的に
スピンや光を操作して演算や記録を行う
量子コンピューター注5)や量子計測
などで必要な素子の実現にも貢献する
可能性を示すものです。

 本研究成果は、2012年4月15日
(英国時間)発行の英国科学雑誌
「Nature Photonics」の
オンライン版で公開されます。
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素晴らしい成果のようです。

>盗聴不可能な量子暗号通信に向けて加速
だそうです。

かつ、
>本成果が量子暗号通信にとどまらず、
>将来的には室温で電気的にスピンや光を
>操作して演算や記録を行う
>量子コンピューター注5)や量子計測
>などで必要な素子の実現にも貢献する
>可能性を示すものです。

世界初は良いのですが、実際の製品として
世界初を実現できると良いのですが、

日本の実情を見ていると素直に喜べない
ところがいまいちです。

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