量子制限効果により、自己組織化半導体単一量子ドットは原子に類似した離散的なエネルギーレベルを持ち、高い不可分性、高輝度、高純度の単一光子放出を実現できる。複数の励起子状態はさまざまな偏光モードの光子を生成できる。光学的なマイクロ・ナノ構造は量子ドットの発光特性を調整する有効な手段であり、単一の量子ドットが光学マイクロキャビティと弱結合すると、Purcell効果により単一光子源またはもつれ光子対源としての量子ドットの性能が大幅に向上する。また、量子ドットと光学マイクロキャビティの強結合系は量子光学ネットワークの量子ノードとして機能し、単一光子レベルでの光学的非線形効果の研究にも利用される。量子ドットと光学導波路の結合により、固体量子ビットと飛行光子ビット間のコヒーレント変換および効率的な情報処理と伝送が可能となり、信頼性の高いオンチップ光学ネットワークの構築につながる。さらに、単一量子ドットは制御可能なスピン状態を持ち、量子ビットのキャリアとして利用できる。量子ドットデバイスの製造プロセスが成熟した半導体技術と容易に融合できることを考慮すると、量子ドットに基づくデバイス設計は優れた拡張性と集積化ポテンシャルを有する。

自己組織化半導体量子ドット;励起子;スピン;光学マイクロキャビティ;光導波路