量子実験用途 単一光子源

Sparrow Quantum

量子アプリケーションのために設計された決定論的に単一光子を生成する固体の単一光子源です。量子プロジェクトに特化した Sparrow Quantum社の専門チームによって設計、開発、生産された高品質フォトニック コンポーネントです。量子通信やコンピューティングから、量子シミュレーション、量子センシング、量子計測に至る将来の量子技術の構成要素となることが期待されています。確率的な単一光子源とは異なり、決定論的量子エミッタは、優れた量子フォトニック機能を備えた高いオンデマンド単一光子レートを提供できます。 量子情報のキャリアとしての単一光子生成に最適です。

効率的な量子光生成のためのスケーラブルソリューション

Sparrow Quantum社独自の平面設計 量子エミッタチップは、90%を超える効率でチップに沿って量子光を導くことができます。また制御された電場を適用して、通常では量子ドットの発光整合性を低下させる残留電荷をトラップすることで、非常に低ノイズな環境を実現しています。これらにより、市販で最も優れた単一光子生成を保証しています。
Sparrow Quantum社の主要な技術は、光子放出の操作を可能にする、光源周囲のナノフォトニック環境の独自のナノ構造化です。15年以上の研究成果に基づくナノフォトニック設計・製造の専門知識によって、グローバルマーケット初となるスケーラブルかつ決定論的な単一光子源チップが生み出されました。
 

ユニークな量子フォトニック特性

  • β因子ほぼ均一:決定論的な単一光子生成
  • 純度の高い単一光子生成
  • 量子干渉に基づく効率的な単一光子処理

 

単一光子ストリームを生成するオンデマンド統合チップ

Sparrow Quantum社のオンデマンド単一光子統合チップは、フォトニック結晶導波路に埋め込まれた超精密InAs/GaAs 量子ドット構造から成ります。この3mm四方のチップは、920~980nm範囲内の特定波長において、コヒーレント性の高い単一光子を放出するように設計されています。
 

単一光子源チップの動作

単一光子源チップを使用する際、チップを電気的・光学的にアクセス可能な低振動クライオスタットに取り付ける必要があります。パルスレーザーが共焦点顕微鏡対物レンズを介して、量子ドットエミッタを含むチップ上に集光されると、量子ドットが励起されます。放出された単一光子は同じ対物レンズを介して収集される一方、レーザーポンプ光はフォトニック結晶ナノ構造のおかげで自動的にフィルタリングされるため、単一光子ストリームを直ちに使用することができます。

HOW DOES THE CHIP WORK?
 

導入検討のためのステップ

Sparrow Quantum社の技術・製品にご興味がございましたら、まずは本ページ上部のお問合せボタンからお問合せください。Sparrow Quantum社の技術責任者とのオンライン会議等を通じて、お客様のシステムやセットアップに互換性があることを確認いたします。Sparrow Quantum社および日本レーザーでは、インストール過程およびフォローアップを通じても、継続的にお客様をサポートいたします。またすべてのチップについて、純度・光子の識別不能性・効率に関する結果と、製造エキスパートからのコメントを含むプレミアムな特性評価レポートを提供します。

【導入例】ウィーン大学 Philip Walther教授の研究グループへの貢献

Walther教授のグループは、光量子技術研究で著名な研究チームです。Sparrow Quantum社の高品質な単一光子源は、量子科学の基礎研究、実験的研究、さらに量子情報処理応用のための高度な光量子技術の開発に有用であるとして、Waltherグループの研究に採用されています。Sparrow Quantum の主力製品は、決定論的な単一光子源の統合型フォトニックチップです。このチップは、波長範囲 920~980nm で、コヒーレント性の高い単一光子を放出します。
 
“Demonstrating industry-leading specs in Vienna” customer story
 

設置後すぐに高い性能を発揮

Sparrow Quantum社の単一光子源チップは、業界をリードする仕様を提供します。Waltherグループの研究室に設置された単一光子源は、2日間の納品作業の直後に全ての仕様を満たし、以下のような性能を提供しました。
 

  • 光子の識別不能性:> 95%
  • 純度, g(2)(0):< 2%
  • シングルモードへの光子効率(輝度):> 31%
  • 検出器上の光子計数率:> 20M cts/s(80MHz パルスレーザー使用。セットアップ全効率 26.5%)

 
Sparrow Quantum社 単一光子源の高いパフォーマンスにより、グループの研究効率は大幅に向上しました。本光子源は、48時間の納品作業完了からすぐに、複雑な量子現象をより簡単かつ正確に調査するために使用されています。Waltherグループ 上級研究員の Juan Loredo 博士は、次のようにコメントしています。
「Sparrow Quantumの光子源を採用したことで、固体光子源に固有のエラーを効果的に除去する多光子実験を、設置後短時間で実装することができました。これによって、量子フォトニック実験の成果を、より高い品質と忠実度で社会に実装するための新しい方法を提供できると思います。」
 
研究グループはまた、セットアップの最適化は完了していないため、さらなるパフォーマンスの向上が容易に達成できると期待しています。
 

独自デザインによる多面的メリット

Sparrow Quantum社の単一光子源は、その独自デザインにより、Waltherグループの高い仕様を満たすだけでなく、以下のようなさらなる重要な利点をもたらしました。
 

  • 空間フィルタリング:平面的設計により、ポンプレーザーの空間フィルタリングが可能になり、光学的アライメントが簡素化できます。
  • 高い安定性:量子ドットは数か月間の動作後も安定状態を保持できますので、頻繁に光学的な再調整をする必要がありません。
  • 堅牢性:熱サイクル後も再調整は最小限に抑えられ、一貫したパフォーマンスが得られます。

 
研究グループは、フォトニック結晶全体で調整可能な電場を安定的に維持する、量子ドットのノイズ耐性を高く評価しました。これは、熱サイクル後の連続的な量子ドット活性化のため、波長調整を必要とする、他社の単一光子源とは明らかに対照的です。
「Sparrow Quantum社の技術は、私の期待以上でした。必要なパラメータがすぐに利用できること、卓越した安定性、比類のない結果の再現性は、私たちの研究に大きな影響を与えました。量子テクノロジー分野に携わるすべての人に、心から同社の製品をお勧めします。」Juan Loredo博士(Waltherグループ 上級研究員)
 

専門家による洞察と推奨

Waltherグループは、量子研究分野における豊富な経験に基づき、Sparrow Quantum社の単一光子源を強く推奨しています。彼らは、その使いやすさ、卓越したパフォーマンス、そして独自デザインによる利点を強調しています。また Sparrow Quantum社が提供する優れたサポートとカスタマーケアにも言及しています。
Sparrow Quantum は、Waltherグループによって共有されたこの貴重な洞察と経験に深く感謝すると共に、同グループとの今後のコラボレーションと、Sparrow Quantumの技術による彼らの実験成果を非常に期待しています。
 
“Demonstrating industry-leading specs in Vienna” customer story
 

光量子コンピュータ

 

統合型量子フォトニクス

電子マイクロチップがコンピュータの世界を変えたように、統合型量子フォトニクス・プラットフォームがスケーラブルな量子ソリューションとしての応用を実現すると考えられています。Sparrow Quantum社 単一光子源チップの90%を超える高い効率は、特に大きな強みであり、周波数シフトを用いて通信波長帯に変換することも可能です。
 
The rise of integrated quantum photonics
 

多光子アプリケーション

量子計算プロトコルのベースには、多光子の相互作用があります。情報処理には、N個の異なるポートで同時に使用できる単一光子の大規模なアレイが必要です。Sparrow Quantum社の単一光子源で生成される単一光子をさまざまな空間モードにアクティブに逆多重化することで、このようなシステムを実現できます。このスキームは、ボソンサンプリングの実装で大きな成功を収めています。
Sparrow Quantum社の単一光子源1台で、50個を超える識別不能な光子ストリームにオンデマンドで自由にアクセスできます。
 
Efficient demultiplexed single-photon source with a quantum dot coupled to a nanophotonic waveguide
High-efficiency multiphoton boson sampling
 

安全な量子通信

 

量子暗号通信

通信転送の安全性は、双方が暗号キーを共有できるかに依存します。フライング量子ビット(単一光子)に情報を保存することで、通信者間で量子暗号キーを通信できます。この量子チャネルは、量子力学の法則によって確実に保護されます。
 

量子インターネット

巨大な量子インターネットが、さまざまな量子ハードウェアに依存しています。このようなシステムでは、測定および検出用のデバイスがサードパーティによって提供されたり、ユーザー間で共有されたりすることがあります。量子チャネルは物理法則によって保護されますが、デバイスはそうではありません。そこで問題となるのは各サプライヤを信頼できるかどうかです。
幸いなことに、これも量子物理学によって保護可能です。量子暗号通信技術があらゆる抜け穴を防ぎ、いわゆるデバイスに依存しない量子暗号通信技術による究極のセキュリティ形態が実現されます。
 

次世代量子暗号の実現

デバイスに依存しない量子暗号通信は、使用するデバイスの信頼性が低くても暗号キーを配布できる技術です。これは抜け穴のない安全な量子暗号通信の可能性の一つです。そして、この技術に必要とされる構成要素が、識別が不能な高度な単一光子であるでしょう。
 

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