東京農工大学 大学院工学研究院先端物理工学部門准教授の生嶋健司氏は，電気駆動により，半導体チップ上でテラヘルツ波（周波数1012 Hzの電磁波）の粒を約50 %の伝送効率で発生，伝送，検出することに成功した。

電子のように光子を電気駆動により固体チップ上で制御することが可能になると，将来の量子コンピュータ実現に向けて大きな可能性が広がると考えられる。しかしながら，これまで固体チップ上で電気駆動により光子を発生から伝送，検出の過程まで制御するようなことはできなかった。

今回研究グループは，“光”と“電波”の狭間にあるテラヘルツ周波数帯（1012 Hz）の電磁波（テラヘルツ光，またはテラヘルツ波ともいう）において，波動性と粒子性の両方を制御する半導体素子の開発に取り組んだ。この半導体チップは，ガリウム砒素とガリウムアルミニウム砒素化合物半導体の積層構造（ヘテロ構造）で作製されている。

発光部は，量子ホール効果を利用したテラヘルツ発光ダイオードで構成され，テラヘルツ波の波長（ガリウム砒素内で約38 µm）以下の微小な点光源となる。この点光源に，テラヘルツ波帯用に設計された平面ストリップラインを結合させ，同一基板上に作製された光子検出部まで配線した。光子検出部は，単電子トランジスタとして動作する量子ドットを用いた。

研究グループは，このオールインワンチップにより，電気駆動でテラヘルツ周波数帯の光子を発生させ，約50 %の伝送効率で0.5 mmの距離に渡って伝送した光子を検出することに成功した。この成果により，半導体チップ上の金属配線を伝わる電気信号を光の粒として検出可能であることが示され，今後，量子情報を伝達・演算する集積光子回路の実現につながることが期待される。

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