報告書番号

R03009

タイトル（和文）

光・量子デバイスの技術動向と課題

タイトル（英文）

Trends and issues of technologies of photonic and quantum devices

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

近年のナノテクノロジーの急激な発展により、量子効果を利用したデバイスの研究･開発が現在活発に行われている。また、屈折率に関して人工的な周期構造を持つフォトニック結晶の研究が、著しい進歩を遂げている。本報告では、量子効果およびフォトニック結晶を用いた光･量子デバイスの技術動向を調査し、その技術課題を明らかにした。調査の結果、以下のことが明らかになった。 量子サイズ効果やフォトニック結晶を用いたデバイスは、デバイスの形状やサイズによって電子や光のバンド構造を決定できることから、例えば長波長域（遠赤外線～テラヘルツ波領域）の電磁波の高効率な発振･検出など、広範なニーズ･目的に応じたデバイス設計が可能である。その際、デバイスの幾何構造と電子や光のバンド構造との間に成り立つ関係を理論的に解明できれば、高効率化や制御性の向上に関する技術開発を、系統立てて行うことが可能になると考えられる。

概要 （英文）

Remarkable developments in recent years of microfabrication techniques have made it possible to confine electrons in extremely narrow region, where essential quantum effects significantly appear, such as quantum uncertainty, quantum superposition and quantum size effect. They have strongly promoted studies of quantum devices and quantum information technologies (quantum communication and quantum computing). Also, as for control and manipulation of light, new optical material called "photonic crystal" has rapidly developed for recent years. In this report, current technologies of quantum devices, quantum information and photonic crystal devices are surveyed. Based on the survey, the following are clarified: Quantum and photonic crystal devices share many common characteristics in that their band structures for electrons and light can be determined by their shape and size. Thus, in order to develop their new functions and improve their efficiency and controllability, it is important to work out the relation between the band structures and their geometric factors.

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