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強磁性スピン集団を用いた量子インターフェイスの開発

Research Project

Project/Area Number 15J09502
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Atomic/Molecular/Quantum electronics
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

久富 隆佑  東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2015-04-24 – 2018-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2017)
Budget Amount *help
¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000)
Fiscal Year 2017: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2016: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2015: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywords磁気光学効果 / ブリルアン散乱 / 4体相互作用 / 量子エレクトロニクス / スピントロニクス / 強磁性共鳴 / マグノン / 量子インターフェイス / 量子情報 / 磁性
Outline of Annual Research Achievements

我々は強磁性マグノンを媒介として光とマイクロ波間でのコヒーレントな情報転送の実現を目指し研究を行ってきた。この二者間をコヒーレントに繋ぐインターフェイスの開発は、量子ネットワークや量子中継機の実現に必要不可欠である。強磁性マグノンは、光・マイクロ波それぞれとコヒーレントに結合させることが可能であるが、本年度、特に強磁性マグノンと光間の相互作用についての基礎的な研究が大きく進展し、新たな知見を得ることに成功した。
光-マイクロ波間のコヒーレントな変換は、3体(光が2モード、マグノンが1モード)の相互作用を用いることによって実現している。しかし、光とマグノンの相互作用の中にはより高次の相互作用が存在する。印加磁場と照射する光の波数ベクトルを平行にした場合、4体(光が2モード、マグノンが2モード)の相互作用が現れることが複素誘電率テンソルの形から予想された。そこで球状強磁性体中の静磁波モードと、細く絞ったレーザー光を用いてブリルアン散乱を観測したところ、コヒーレントな4体散乱の存在を実証することに成功した。観測された信号の中には、異なる2つの静磁波モードの差周波数分だけ周波数変調されたブリルアン散乱光が存在した。この結果は、適当な周波数差をもつ2色のレーザー光を球状強磁性体に照射することにより、あるエネルギーの高い静磁波モードからエネルギーの低い静磁波モードへと変換することが可能であることを示唆しており、新しいマグノン制御の手法に繋がると期待している。これらの結果について現在論文執筆中である。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2018 2017 2016 2015 Other

All Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (7 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Brillouin Light Scattering by Magnetic Quasivortices in Cavity Optomagnonics2018

    • Author(s)
      Osada A.、Gloppe A.、Hisatomi R.、Noguchi A.、Yamazaki R.、Nomura M.、Nakamura Y.、Usami K.
    • Journal Title

      Physical Review Letters

      Volume: 120 Issue: 13 Pages: 133602-133602

    • DOI

      10.1103/physrevlett.120.133602

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Bidirectional conversion between microwave and light via ferromagnetic magnons2016

    • Author(s)
      R. Hisatomi, A. Osada, Y. Tabuchi, T. Ishikawa, A. Noguchi, R. Yamazaki, K. Usami, and Y. Nakamura
    • Journal Title

      Phys. Rev. B

      Volume: 93 Issue: 17 Pages: 174427-174427

    • DOI

      10.1103/physrevb.93.174427

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Cavity optomagnonics with spin-orbit coupled photons2016

    • Author(s)
      A. Osada, R. Hisatomi, A. Noguchi, Y. Tabuchi, R. Yamazaki, K. Usami, M. Sadgrove, R. Yalla, M. Nomura, and Y. Nakamura
    • Journal Title

      Phys. Rev. Lett.

      Volume: 116 Issue: 22 Pages: 223601-223601

    • DOI

      10.1103/physrevlett.116.223601

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] 強磁性マグノンと光のコヒーレントな相互作用2018

    • Author(s)
      久富隆佑
    • Organizer
      関東量子情報スチューデントチャプター
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Bidirectional conversion between microwave and light via ferromagnetic magnons2017

    • Author(s)
      Ryusuke Hisatomi
    • Organizer
      Workshop Optomagnonics 2017
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Bidirectional conversion between microwave and light via ferromagnetic magnons2016

    • Author(s)
      R. Hisatomi, A. Osada, Y. Tabuchi, A. Noguchi, R. Yamazaki, K. Usami, Y. Nakamura
    • Organizer
      CEMS international workshop on nano-spin conversion science and quantum spin dynamics
    • Place of Presentation
      東京大学(東京)
    • Year and Date
      2016-10-12
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 強磁性マグノンを用いた量子トランスデューサの実現に向けて2016

    • Author(s)
      久富隆佑
    • Organizer
      第8回基礎物理セミナー
    • Place of Presentation
      箱根太陽山荘(神奈川)
    • Year and Date
      2016-02-20
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Bidirectional conversion between microwave and light via ferromagnetic magnons2016

    • Author(s)
      久富隆佑、長田有登、田渕豊、野口篤史、石川豊史、山崎歴舟、宇佐見康二、中村泰信
    • Organizer
      CEMS international symposium on dynamics in artificial quantum system
    • Place of Presentation
      東京大学(東京)
    • Year and Date
      2016-01-12
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Bidirectional conversion between microwave and light via ferromagnetic magnons2015

    • Author(s)
      久富隆佑、長田有登、野口篤史、田渕豊、石川豊史、山崎歴舟、宇佐見康二、中村泰信
    • Organizer
      Okinawa School in Physics: Coherent Quantum Dynamics 2015
    • Place of Presentation
      沖縄科学技術大学院大学(沖縄)
    • Year and Date
      2015-09-29
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 強磁性体を用いた光-マイクロ波双方向変換2015

    • Author(s)
      久富隆佑、長田有登、石野誠一郎、野口篤史、田渕豊、石川豊史、山崎歴舟、宇佐見康二、中村泰信
    • Organizer
      日本物理学会2015年秋季大会
    • Place of Presentation
      関西大学(大阪)
    • Year and Date
      2015-09-16
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Remarks] Ryusuke Hisatomi

    • URL

      https://sites.google.com/site/rhisatomi1/

    • Related Report
      2017 Annual Research Report

URL: 

Published: 2015-11-26   Modified: 2024-03-26  

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