量子井戸マイクロピラー共振器における少数光子全光位相回転

フォトニクスプラットフォームは、光子と環境の結合が弱いことによって長いコヒーレンス時間が可能になるため、量子技術の優れた環境基盤である。量子フォトニクスの第二の重要な要素は、光子間相互作用で、光学非線形性によって相互位相変調の形で得られうる。この方法は、量子光学や量子情報処理における多くの応用案を支えているが、その可能性を発揮させるには、単一光子レベルの強い非線形位相シフトとスケーラブルな非線形素子が必要である。今回我々は、量子井戸が埋め込まれたマイクロピラーにおける励起子ポラリトンによって、必要な非線形性が得られることを示す。こうしたマイクロピラーは、強い励起子相互作用とマイクロメートルサイズの発光体のスケーラビリティーを併せ持っている。我々は、平均強度を単一光子未満に減衰させたレーザービームを用いて、最大で1ポラリトンあたり3 ± 1 mradの相互位相変調を観測した。我々は、今回の研究結果を足がかりにして、ポラリトン格子における量子情報処理への道筋を付けている。