光でゲート制御する量子ドット電界効果トランジスタを用いた光子数を識別した検出

光パルスの光子数を直接測定できる検出器によって、線形光学量子計算が可能になり、量子通信の安全性が影響を受け、そしてこれを用いて光の非古典状態の特性評価と検出ができる。本論文では、δドープしたGaAs/Al_0.2Ga_0.8As電界効果トランジスタの光学的にアドレス可能なフローティングゲートとして量子ドットを用いた光でゲート制御する量子ドット電界効果トランジスタが、光子数を弁別できることを実証する。この検出器の活性領域に光を照射すると、光によって生成され量子ドットにトラップされたキャリアはゲート電界を遮蔽し、閉じ込められたキャリアの数に比例してチャネル電流が持続的に変化する。弱いレーザーパルスを用いて、離散的な数のトラップされたキャリアによってチャネル電流に良く分離した変化が生じることが示された。平均光子数が1.1のとき、電界効果トランジスタが83 ％より高い精度の確率で検出光子数を決定するよう決定領域を定義できることが実証された。