RESEARCH

フォトニック量子コンピューターや量子リピーターを実現する垂直微小共振器型量子ドット単一フォトン源

シリコンフォトニクスを活用するフォトニック量子コンピューターは量子コンピューターを実現するアプローチの一つとして世界で活発に研究が進んでいます。フォトニック量子コンピューターに不可欠なのが量子情報を担うフォトンを発生する単一フォトン源です。実用化には不可欠ですがまだ実現されていない、通信波長帯のフォトンを電流駆動でオンデマンドに発生し、より高い温度で動作する単一フォトン源を研究しています。フォトンを発生するキャリアの注入とフォトンの発生を制御し、発生するフォトンの損失を低減するために、垂直微小共振器と量子ドットを組み合わせた構造を追求します。この単一フォトン源は、量子コンピューターのスケーリングにとって重要な量子リピーターも実現します。

イオントラップ型量子コンピュータへ向けたフォトニックナノデバイス

外界とは隔絶された環境に少数のイオンを捕捉するイオントラップは理想的な量子系の一つに数えられ、量子コンピュータを実現する有力な候補です。近年では同系の小型化/大規模化を目指してイオンの操作に必要な光機能を集積光回路に組み込む検討が進んでいます。一方で、量子計算へ応用するためには、イオンへ照射する光の空間分布や偏光状態の制御といった高度な光機能を、集積光回路としては挑戦的な波長帯である可視～近紫外帯域で行う実現する必要があります。我々はトポロジカルフォトニクス等最新のナノフォトニック技術を駆使し、高度な量子操作が可能な集積光素子/回路の実現を目指します。

 

フォトニック・リザバーコンピューティングを実現するフォトニック集積回路

リザバーコンピューティングは、実在する物理系をリザバーとして活用し、時系列情報の機械学習し動的なパターン認識を実現します。実在する物理系としてフォトニック集積回路は一つの実現方法で、これをリザバーとして用いるフォトニック・リザバーコンピューティングを研究します。リザバーは入力信号を短期間記憶し、非線形に高次元に変換する必要があります。これらの要求を全て実現し、次世代のコンピューターの一つとして性能がスケーリングするリザバーコンピューティングを実現するフォトニック・リザバーを追求します。