二次元非線形ハイパースペクトル・イメージングによって明らかになった遠隔励起子間のコヒーレント結合

離れた二準位系の間のコヒーレント結合は、自然の光合成から量子情報処理（そのような結合によって2キュービット演算が可能になる）まで、さまざまな物理的状況における基本過程である。量子情報については、固体マトリックスの電子自由度に基づくキュービットは、スケーラブルな集積化実装にふさわしい候補である。したがって、固体におけるコヒーレント結合の基礎となる機構の解明は、そのような技術の発展に不可欠な段階である。今回我々は、二次元非線形コヒーレント・ハイパースペクトル・イメージングという新しい手段を取り入れ、5 nmのGaAs/AlGaAs量子井戸における個々の局在励起子の間の長距離コヒーレント結合機構の存在を実証する。この結合は、遷移双極子（フェルスター）相互作用ではなく励起子分子のくりこみに起因することが示されている。結合の長距離性は、励起子分子状態に混ざっている、最大でマイクロメートルの範囲に空間的に広がった励起子状態の存在に起因することが、非線形イメージングで明らかになっている。