(57)【要約】  本発明の範囲内において単一光子源を開発した。この単一光子源は、少なくとも一つの活性固体を有し、この活性固体は、その光子がそれぞれ励起エネルギーを持った光で励起すると、予め決められた時間内に、それより低い放射エネルギーの単一光子を一つ放出する。本発明によれば、活性固体は、励起エネルギーを持つ光子のために電気的に駆動される一次光源の表面又は境界面に配設され、この表面又は境界面を通して励起可能とされている。このようにして、電気的な一次光源を小型化できかつ取扱簡便にできることと、活性固体が正確に一つの光子を放出できるようにすることとが両立できる。活性固体が設定された時間内にたった一つの単独の光子を放出するので、励起に用いられる光源が単位時間に多くの光子を放出しても、そのことはもはや不利にはならない。かくして、単一光子源を大量に製造することが、とりわけ本発明の方法により可能となった。
2016504766.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つの活性固体を有する単一光子源であって、前記活性固体は、光子がそれぞれ励起エネルギーを持った光で励起されるときに、予め決められた時間内に、前記励起エネルギーよりも低い放射エネルギーの単一光子を一つ放出する単一光子源において、
前記活性固体は、電気的に駆動される一次光源であって励起エネルギーを持った光子のための当該一次光源の表面又は境界面に配設されることで、前記表面又は境界面を通して励起可能とされていることを特徴とする単一光子光源。
【請求項２】
請求項１に記載の単一光子源において、前記光源は、異なるドーピングがなされた二つの半導体間の少なくとも一つの接合部を有し、当該接合部が光を放射することを特徴とする単一光子光源。
【請求項３】
請求項２に記載の単一光子源において、前記光源は、発光ダイオード（ＬＥＤ）であることを特徴とする単一光子光源。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の単一光子源において、前記光源の表面又は境界面の上に少なくとも一つの活性固体が配設され、隣の活性固体から少なくとも１０μｍ、好ましくは少なくとも５０μｍ離間されていることを特徴とする単一光子光源。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の単一光子源において、前記光源の表面又は境界面は、前記活性固体を受容するように局所的に変更されていることを特徴とする単一光子光源。
【請求項６】
請求項５に記載の単一光子光源において、前記局所的に変更された部分は、前記表面又は境界面と接触させられる前記活性固体が吸着するのに有利に働くように形成されていることを特徴とする単一光子光源。
【請求項７】
請求項５又は６のいずれか１項に記載の単一光子源において、前記局所的な変更部は、活性固体が当該変更部に接触すると、前記光源の表面又は境界面上における局所的に変更されていな領域に当該活性固体が接触したときよりも、より大きい結合エネルギーが解放されるように形成されていることを特徴とする単一光子源。
【請求項８】
請求項５乃至７のいずれか１項に記載の単一光子源において、前記局所的な変更部は、前記活性固体に対して位置エネルギー場の最小をなすように形成されていることを特徴とする単一光子源。
【請求項９】
請求項５乃至８のいずれか１項に記載の単一光子源において、前記局所的な変更部は、前記一次光源が光を放射する空間領域を規定するように形成されていることを特徴とする単一光子源。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の単一光子源において、前記活性固体は、少なくとも一つの優先方向を有し、当該優先方向から入射する前記一次光源からの光子が、他の方向から入射する光子に比べて、より高い確率で単一光子の放出を励起するように構成されていることを特徴とする単一光子光源。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の単一光子源において、前記活性固体は、量子閉じ込め効果を有する低次元半導体系又はカラーセンターを有するナノダイヤモンドであることを特徴とする単一光子源。
【請求項１２】
励起エネルギーを持った光子を放射する光源から単一光子源を製造する方法であって、
前記光源の表面又は境界面であって、それを通して光が放射される表面又は境界面に、一又は複数の箇所において局所的な変更部を設ける工程及び
励起エネルギーを持った光子で励起するとそれよりも低い放射エネルギーの単一光子を設定時間内に一つ放出する一又は複数の活性固体を、前記表面又は境界面と接触するように持来させることで、前記局所的な変更部が設けられた箇所に前記活性固体を吸着させる工程を有する方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の方法において、前記表面又は境界面に、局所的な変更部としてトポグラフィックな形状特徴部を形成することを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１２乃至１３のいずれか１項に記載の方法において、前記表面又は境界面を、局所的な変更のために局所的に電気的に帯電させることを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項１２乃至１４のいずれか１項に記載の方法において、吸着された前記一又は複数の活性固体を前記光源に接着することを特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項１２乃至１５のいずれか１項に記載の方法において、局所的な変更部が設けられなかった前記表面又は境界面上の領域から前記活性固体を取り除くことを特徴とする方法。
【請求項１７】
請求項１２乃至１６のいずれか１項に記載の方法において、コロイド溶液中の前記活性固体を前記表面又は境界面と接触させるように持来することを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単一光子源及び単一光子光源の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
分光学的な応用や、とりわけ量子暗号鍵の安全な伝送のためには、電気信号に対して或る決まった時点に個々の光子を供給する光子源が不可欠である。発光ダイオード（ＬＥＤ）は容易に小型化することができるため、極めて速いスイッチングが可能で、極めて短い光パルスの放射のために電気的に励起できる。しかし、発光ダイオードは、単位時間あたりに非常に多くの光子を放出するので、技術的に可能な最短のパルス長の間に、確かに僅かな光子しか放出されないものの、依然として明らかに一より多い数の光子が放出される。分光法の精度や、鍵の伝送の絶対的な安全性は、光パルスあたりに光子が多く放出されるほど、より一層制限されることになる。
【０００３】
幾つかの活性固体では、電気的あるいは光学的に活性化（励起）すると、常に或る決まった時点に一つの放射遷移しか起きず、しかもその遷移の際に光子が一つ放たれるという事象を引き起こす量子効果が現れる。このことは、或る期間を決めることができ、その期間内にその都度単一の光子が放出され、その結果、突きつけられた要求が完全に満たされることを意味する。このような遷移で可能なのは、例えば、一つの光子が放出されたら、その度にようやく新たに誘起され得るような半導体内の電子と正孔の再結合である。しかしながら、この量子効果は、活性固体がナノスケールの寸法を有していることが前提となる。このことは、励起のための斯かる活性固体への電気的接触を都合の悪いことにも極めて難しくする。光学的な励起を使って回避しようとしても、電気的信号を励起光に変換する別の励起ユニットが必要となる。電気的な励起に応じてその都度正確に一つの光子を放射するような単一光子源を採算が取れるように大量生産するには、上記のいずれの方法でも無理である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って、本発明の課題は、電気的な励起に応じて正確に一つの光子を放出する単一光子源を、大量生産に適したものにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この課題は、本発明により、主請求項に係る単一光子源及び副請求項に係る製造方法により解決される。これらの請求項を引用する下位の請求項からそれぞれ他の好ましい態様が与えられる。
【０００６】
本発明の枠組みで単一光子源が開発された。この単一光子源は、少なくとも一つの活性固体を備え、中に含まれる光子がそれぞれ励起エネルギーを有しているような光で励起されると、予め決められた時間内にそれよりも少ない放射エネルギーの単一光子を放出する。この時間長さは、具体的な用途によって決まり、特にデータ伝送時における所望のデータレート（伝送速度）によって決まる。その長さは、例えば１ｐｓから１００ｍｓの範囲の中から選択することができる。超高速でデータを送らなければならないといったようなら、今のところ実験室規模でフェムト秒レーザを使って生成可能な１ｐｓオーダーの光パルスを放射用の励起パルスとして利用できるが、これは、活性固体が１ピコ秒内に正確に一光子を放射する場合に意味がある。現在の商用規模の光データ伝送の場合、利用される光パルスは１ｎｓのオーダーの長さである。これに対して量子暗号の場合に重要なのは、僅か数百ビットから数千ビットの長さの鍵を信頼性を保って伝送することである。この場合、活性固体が比較的長い１〜１００ｍｓに亘って励起されてもたった一つの単一光子しか放出しないときに意味があり得る。
【０００７】
本発明によれば、活性固体は、励起エネルギーを有する光子のための、電気的に駆動される一次光源の表面又は境界面に配設されているので、この表面又は境界面を通して励起可能とされている。この一次光源は、特に連続光源（Ｄａｕｅｒｌｉｃｈｔｑｕｅｌｌｅ）でもよく、かつ／または、設定された時点に単位時間当たり複数の光子を放出するものでもよい。一次光源としての連続光源は、例えば、ポンプ‐プローブ実験に適していたり、あるいは時間測定基準の定義に適しているが、この場合、個々の光子は、活性固体の発光状態がいかなる寿命を有しているかに則った動作周波数で周期的に放出される。しかしながら、一次光源はまた、例えばデータ伝送のために、その強度が変調され就中パルス化されていてもよい。
【０００８】
このようにして、電気的一次光源の小型化可能性及び取扱可能性を、短い時間の間に正確に一つの光子を放出する活性固体の能力に好適に結びつけ得ることが分かった。この場合、特に大いに利用される点は、本発明に係る構成により、活性固体の機械的な取扱いについてはさほど要求されなくなるので、従来技術によるものに比べて明らかに一層小型の活性固体を用いることができることである。活性固体内において一光子の放出を伴う遷移  （再結合といったもの）が起きる場所では、活性固体はさらなる励起エネルギーを受け取ることはできない。これは、対応する状態が空いていないためである。ところで、この状態の数は、活性固体の大きさによって上限が決められ、活性固体が小さくなればなるほど、周期的境界条件により決まるエネルギー準位同志の間隔はより大きくなる。極端な場合、全活性固体中に一次光源で励起可能なエネルギー準位がたった一つしかなく、その結果、複数の光子が同時に放出されることは、何時いかなる時点にもあり得ない。一次光源そのものは単位時間当たりに多くの光子を放出する場合でも、活性固体が十分小さい限り、そのことはもはや欠点ではない。
【０００９】
一次光源からの光子は、活性固体から放出される単一光子とは別の波長（エネルギー）を有しているので、波長に依存したフィルタリングを用いてそれらを遮蔽することができ、その結果、それらの光子が単一光子のさらなる後続の処理段階に達することがない。この目的には、例えば波長フィルタ、コーティング又はキャビティ（Ｋａｖｉｔａｅｔｅｎ）を用いることができる。最も簡単な場合、活性固体の傍にグラスファイバを配置して、その光を伝搬するコアに活性固体から放出される光子だけをカップリング入射させる一方、コア寸法に合わない波長の一次光源からの光子はそうしないようにするだけで十分である。
【００１０】
本発明の特に有利な態様では、光源は、異なるドーピングがなされた二つの半導体の間に少なくとも一つの接合部（Ｕｅｂｅｒｇａｎｇ）を有し、この接合部が光を放出する。特に、光源は、有利には発光ダイオード（ＬＥＤ）とすることができる。このような構成は、信頼性が確立された方法により、小型化された形態で大量に生産することができる。同様に活性固体そのものも大量に生産が可能である。
【００１１】
本発明のさらに他の特に好ましい態様では、光源の表面又は境界面上に少なくとも一つの活性固体が配置され、隣の活性固体から少なくとも１０μｍ、とりわけ５０μｍ離間されている。そうすれば、まさに一つの活性固体からの単一光子をグラスファイバーの光伝搬コアにカップリング入射することができ、そのときに、他の活性固体が、自らの単一光子をその同じグラスファイバーに同時にカップリング入射させることがない。このようにして、例えば量子暗号鍵を安全確実にグラスファイバーを通して伝送することができる。
【００１２】
本発明のさらに他の特に有利な構成では、光源の表面又は境界面は、活性固体を受けとめるために一部変更（変調）が加えられている。例えば、表面又は境界面内へ、凸部や凹部といったトポグラフィック（地形学的）な形状特徴部（ｔｏｐｏｇｒａｐｈｉｓｃｈｅ  Ｆｅａｔｕｒｅ）が取り入れられてもよい。その一方で、表面又は境界面上に、例えばマスクとしてのさらなる層が積層されて、そちらの方にトポグラフィックな形状特徴部が含まれているというのでもよい。局所的な変更部（局所的な変調部）は、表面又は境界面上において個々の部位を特別なものにする。一又は複数の活性固体を相応の方法で表面又は境界面に接触させると、活性固体は、上記のような仕方で特別化された部位に吸着（付着・集積・接合）（ａｎｌａｇｅｒｎ）することができる。これとは異なり、表面に一切変更が加えられておらず、例えばコロイド溶液中のナノ粒子として多くの活性固体が供給されると、光源の表面又は境界面上に複数の活性固体からなる塊状集積体（Ａｇｇｌｏｍｅｒａｔｉｏｎ）が形成する。表面又は境界面を通過させて光学的な励起を行うと、上記のような塊状集積体のある場所においてあたかも複数の活性固体がそこに存在するかのように多くの光子が放出される。  
【００１３】
したがって、局所的な変更部が、表面又は境界面に接触させられる活性固体の吸着を促すように形成されていることが有利である。これは、例えば、局所的な変更部に活性固体が接触するときに、局所的な変更部が形成されていない表面又は境界面上の領域に活性固体が接触するときよりも、より大きな結合エネルギーが解放されるような場合である。理想的には、局所的な変更部に接触する位置に活性固体が到来したときになってやっと結合エネルギーを解放する一方で、表面又は境界面上の他の領域に接触する位置に活性固体が到来してもそうはならない場合である。
【００１４】
これに替えて又はこれと組み合わせて、局所的な変更部が、活性固体に対する位置エネルギー場（Ｐｏｔｅｎｔｉａｌｆｅｌｄ）における最小をなすように形成されていることが好ましい。局所的な変更部が、例えば表面又は境界面内の凹部であり、活性固体が上方から表面又は境界面へ近づけられると、活性固体はかかる凹部内に落ち込むことができて、地球の重力場において局所的な位置エネルギーが最小となる部分に位置することとなる。これにより、活性固体は、少なくともとりあえずは動かない状態となり、凹部に落ちていない残りの活性固体が取り除かれた後で、最終的には例えば接着固定されることができる。
【００１５】
本発明のさらに他の特に好ましい態様では、局所的な変更部が空間的な領域を規定し、そこから一次光源が光を放射するように局所的変更部が形成されている。こうすると、多くの活性固体が狭い空間に隣り合うように配置されることができ、そのときに、これらの活性固体の一つの励起が散乱光を介して他の活性固体の意図しない励起をもたらすことがない。
【００１６】
好都合に、活性固体が少なくとも一つの優先方向を有しており、これにより、当該優先方向から入射した一次光源からの光子が、他の方向から入射した光子に比べて、より高い確率で単一光子の放射を誘起（励起）するようになっている。理想的な場合では、一次光源が優先方向から活性固体へ入射した光だけがほぼ単一光子に変換される。そうすると、本発明による複数の単一光子源を狭い空間で隣り合った状態で駆動することができ、しかもそのときに、これらの単一光子源が互いに反発するように影響し合うことがない。
【００１７】
活性固体は、量子閉じ込めのある低次元の半導体系か、カラーセンター（色中心）を持つナノダイヤモンドであることが有利である。カラーセンターは、放射遷移、特に放射再結合を可能にする欠陥箇所（Ｄｅｆｅｋｔｓｔｅｌｌｅ）である。このような欠陥箇所であり得るのは、例えば空格子点（Ｇｉｔｔｅｒｌｅｅｒｓｔｅｌｌｅ）、特にケイ素‐格子ないしニッケル‐格子中の空孔（Ｌｅｅｒｓｔｅｌｌｅ）である。
【００１８】
本発明の枠組みで、励起エネルギーを持つ光子を放出する光源から単一光子源を作成する方法も生まれた。この方法は、特に本発明による単一光子源を作成するのに適している。したがって、単一光子源について開示された点は、明らかに当該方法についても当てはまるし、その逆も言える。
【００１９】
この方法では、光源の表面又は境界面（これらを通過して光が放射される）は、一又は複数箇所で局所的に変更される。次に、一つ又は複数の活性固体（励起エネルギーの光子により励起されると設定された時間内にそれより低い放射エネルギーの単一光子を放出する）が、上記表面又は境界面に接触させられるので、活性固体が上記局所的に変更された箇所に吸着（結合）する。
【００２０】
この吸着とは、特に、結合エネルギーが解放されたり、活性固体が位置エネルギー場の局所的な最小に至ることであると言うことができる。
【００２１】
局所的な変更部は、例えば凸部や凹部といったトポグラフィック（地形学的）な微細構成（形状特徴部）であってもよい。これらは、必ずしも光源の表面又は境界面そのものの中になければならないというものではなく、わざわざこの目的のためにマスクとして表面又は境界面に積層される付加的な層に設けられてもよい。
【００２２】
とはいえ、局所的な変更部は、必ずしも耐久性がなくてもよい。局所的な変更部は、例えば、表面又は境界面が局所的な変更の目的で局所的に電気的に帯電させられる場合、揮発性のものでも十分かまわない。
【００２３】
本発明の特に好ましい態様において、吸着された一又は複数の活性固体は、光源に接着固定される。吸着により活性固体がエネルギー的に得をする分は、いくらでも大きいというわけではなく、完成した単一光子源の事後的な取扱いの際に、場合によってはその得をしている分だけでは足らなくなることもあり得ることで、そのときには活性固体が失われるという結果になる。例えば、後から光源をひっくり返したときに、活性固体が凹部から落ちてしまうこともあり得る。上記の接着固定は、一又は複数の活性固体がとりあえず暫定的に吸着しているのを固定化する。
【００２４】
局所的に変更がなされなかった表面又は境界面上の領域からは、活性固体が取り除かれることが好ましい。そうすれば、作成された単一光子源は、局所的に変更された箇所だけから放射エネルギーを持つ光子を放出することになる。その結果、或る特定の場所にもたらされるグラスファイバーに、一つの活性固体が光をカップリング入射することが確実に行われ得ることとなる。
【００２５】
本発明の特に有利な構成において、コロイド溶液中の活性固体が表面又は境界面に接触するようにもたらされる。活性固体は、そのとき溶媒中で浮遊した状態にある。この目的のためには、溶媒として、活性固体が互いに塊状に集まるのを阻止し、活性固体が均一に分布するのを促し、さらに簡単に除去できるようなものであればいずれも適している。このとき、活性固体は、溶媒とは電気化学的に全く相互作用しないか、あるいはせいぜい反発するようにしか相互作用しない。
【００２６】
活性固体のそれぞれに対し、放出される単一光子が持つべき波長は、量子力学的な周期的境界条件によりその最大値が決まっており、その最大値まで、活性固体は与えられた時間に一つを超える光子は同時に放出することができない。したがって、各活性固体の横方向の最大の広がりは、典型的には、１００ｎｍよりも小さい。溶液中には、１立方センチメートルあたり、好ましくは最大１０２１個、とりわけ最大１０２０個、特に好ましくは１０１９個の活性固体が存在する。１ｎｍの小さな活性固体に対して１立方センチメートルあたり１０２１個の活性固体が最適であり、それよりも大きな活性固体になるとこの最適値はそれ比例して小さくなる。
【００２７】
表面又は境界面上の局所的に変更された箇所が、活性固体の吸着に対してエネルギー的なインセンティブを僅かしかもたらさないときでさえも、かき乱そうとする外からの障害を克服しなければならないということもなく、活性固体はこのインセンティブにしたがうことができる。吸着されていない活性固体は全て漂った状態のままであり、溶媒ととともに取り去ることができ、このときに、既に吸着された活性固体には、これらを引き剥がすことができるような力は及ぼされない。
【００２８】
以下に、本発明の対象について図面に基づきながら説明するが、本発明の対象がこれにより制限されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１ａ】本発明による単一光子源の実施形態を示す図である。
【図１ｂ】本発明による単一光子源の実施形態を示す図である。
【図１ｃ】本発明による単一光子源の実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
図１は、本発明による単一光子源を、その様々な製造段階における概略断面図で示すものである。Ｓｉ基板の上には、ｎ−ＧａＮ及びｐ−ＧａＮからなる層の間に、多重量子井戸（Ｍｕｌｔｉｑｕａｎｔｕｍｗｅｌｌ）（ＭＱＷ）−ＬＥＤ−構造が成長形成されており、ｎ−ＧａＮとｐ−ＧａＮとの間に電圧をかけるとこの構造が光を放射する。上記ｐ−ＧａＮ−層は、ＳｉＯ２からなる被覆層により絶縁されており、この被覆層に事後的に形成された除外部１が絶縁の対象外とされている（図１ａ）。続いて積層された透過性の上部電極２は、ＳｉＯ２だけでなく除外部１の壁面及び底面をも被覆し、除外部の底面においてのみｐ−ＧａＮと接触している。上部電極２とｐ−ＧａＮとの間に電圧が加えられると、結果的にＭＱＷ−構造もまたこの除外部の領域でのみ活性化されて光を放射することになる（図１ｂ）。ＬＥＤの一次光は、透過性の上部電極２を通り抜けて、上部電極２の積層後に除外部１内に設けられた活性固体３に到達する（図１ｃ）。この活性固体は、前もって溶液から分離させておいたコロイドのナノ粒子とすることができる。しかしながら、活性固体はまた、例えばケイ素‐格子やニッケル‐格子の空格子といったカラーセンターを有するナノダイヤモンドでもよい。これにより、活性固体３は、設定された時間内に正確に一つの光子を放出するように励起される。
【符号の説明】
【００３１】
１  除外部
２  上部電極
３  活性固体
【図１ａ】
2016504766.tif 000003
【図１ｂ】
2016504766.tif 000004
【図１ｃ】
2016504766.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成26年8月2日(2014.8.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つの活性固体を有する単一光子源であって、前記活性固体は、光子がそれぞれ励起エネルギーを持った光で励起されるときに、予め決められた時間内に、前記励起エネルギーよりも低い放射エネルギーの単一光子を一つ放出する単一光子源において、
前記活性固体は、電気的に駆動される一次光源であって励起エネルギーを持った光子のための当該一次光源の表面又は境界面に配設されることで、前記表面又は境界面を通して励起可能とされており、前記活性固体には、前記一次光源により励起可能なエネルギー準位が一つしかないことを特徴とする単一光子光源。
【請求項２】
請求項１に記載の単一光子光源において、前記活性固体の横方向の最大の広がりが１００ｎｍよりも小さいことを特徴とする単一光子光源。
【請求項３】
請求項１又は２のいずれか１項に記載の単一光子源において、前記光源は、異なるドーピングがなされた二つの半導体間の少なくとも一つの接合部を有し、当該接合部が光を放射することを特徴とする単一光子光源。
【請求項４】
請求項３に記載の単一光子源において、前記光源は、発光ダイオード（ＬＥＤ）であることを特徴とする単一光子光源。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の単一光子源において、前記光源の表面又は境界面の上に少なくとも一つの活性固体が配設され、隣の活性固体から少なくとも１０μｍ、好ましくは少なくとも５０μｍ離間されていることを特徴とする単一光子光源。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の単一光子源において、前記光源の表面又は境界面は、前記活性固体を受容するように局所的に変更されていることを特徴とする単一光子光源。
【請求項７】
請求項６に記載の単一光子光源において、前記局所的に変更された部分は、前記表面又は境界面と接触させられる前記活性固体が吸着するのに有利に働くように形成されていることを特徴とする単一光子光源。
【請求項８】
請求項６又は７のいずれか１項に記載の単一光子源において、前記局所的な変更部は、活性固体が当該変更部に接触すると、前記光源の表面又は境界面上における局所的に変更されていな領域に当該活性固体が接触したときよりも、より大きい結合エネルギーが解放されるように形成されていることを特徴とする単一光子源。
【請求項９】
請求項６乃至８のいずれか１項に記載の単一光子源において、前記局所的な変更部は、前記活性固体に対して位置エネルギー場の最小をなすように形成されていることを特徴とする単一光子源。
【請求項１０】
請求項６乃至９のいずれか１項に記載の単一光子源において、前記局所的な変更部は、前記一次光源が光を放射する空間領域を規定するように形成されていることを特徴とする単一光子源。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の単一光子源において、前記活性固体は、少なくとも一つの優先方向を有し、当該優先方向から入射する前記一次光源からの光子が、他の方向から入射する光子に比べて、より高い確率で単一光子の放出を励起するように構成されていることを特徴とする単一光子光源。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の単一光子源において、前記活性固体は、量子閉じ込め効果を有する低次元半導体系又はカラーセンターを有するナノダイヤモンドであることを特徴とする単一光子源。
【請求項１３】
励起エネルギーを持った光子を放射する光源から単一光子源を製造する方法であって、
前記光源の表面又は境界面であって、それを通して光が放射される表面又は境界面に、一又は複数の箇所において局所的な変更部を設ける工程及び
励起エネルギーを持った光子で励起するとそれよりも低い放射エネルギーの単一光子を設定時間内に一つ放出する一又は複数の活性固体を、前記表面又は境界面と接触するように持来させることで、前記局所的な変更部が設けられた箇所に前記活性固体を吸着させる工程を有する方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の方法において、前記表面又は境界面に、局所的な変更部としてトポグラフィックな形状特徴部を形成することを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項１３乃至１４のいずれか１項に記載の方法において、前記表面又は境界面を、局所的な変更のために局所的に電気的に帯電させることを特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項１３乃至１５のいずれか１項に記載の方法において、吸着された前記一又は複数の活性固体を前記光源に接着することを特徴とする方法。
【請求項１７】
請求項１３乃至１６のいずれか１項に記載の方法において、局所的な変更部が設けられなかった前記表面又は境界面上の領域から前記活性固体を取り除くことを特徴とする方法。
【請求項１８】
請求項１３乃至１７のいずれか１項に記載の方法において、コロイド溶液中の前記活性固体を前記表面又は境界面と接触させるように持来することを特徴とする方法。
【国際調査報告】
2016504766.tif 000006
2016504766.tif 000007
2016504766.tif 000008
2016504766.tif 000009
2016504766.tif 000010
2016504766.tif 000011