量子通信：室温での通信波長の単一光子放出

単一光子源（SPE）は、量子技術の主要な構成要素である。紫外波長や可視波長ではなく通信波長の単一光子を使えば、光ケーブルの減衰損失を抑制できる可能性がある。しかし、通信波長のSPEは、これまで極低温度に限定されていた。今回、Zhouたちは、窒化ガリウム（GaN）の欠陥から、通信波長の単一光子が放出され、純度と輝度の高い光子が室温で生成されることを実証している。

著者たちは、950 nmのダイオードレーザーを用いて、サファイア基板に堆積したGaN単結晶薄膜の欠陥を励起し、1085 nmから1340 nmの波長の単一光子放出を観測している。この室温発光は、いくつかの欠陥では線幅が大きく広がっていたが、他の欠陥での線幅は3 nm程度であった。Zhouたちは、この光子源の輝度をさらに高めるため、GaNを堆積する前に、円錐状の空洞のパターンをサファイア基板にあらかじめ形成した。これによって、抽出効率が高まり、メガヘルツレートの単一光子放出が生じた。今回報告されたSPEは、オンチップ量子デバイスに容易に集積できる。