| Project/Area Number |
22K18991
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 30:Applied physics and engineering and related fields
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
Otani Chiko 国立研究開発法人理化学研究所, 光量子工学研究センター, チームリーダー (50281663)
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| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
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| Keywords | メタマテリアル / フォノン / マイクロ波 / 超伝導 / 検出器 / MKIDs / 共振器 / MKID / 力学インダクタンス |
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| Outline of Research at the Start |
超伝導マイクロ波力学インダクタンス検出器（MKIDs）は、1本のマイクロ波信号読み出し線に共振周波数の異なるマイクロ波共振器を交流結合させた構造を有し、高性能の大規模アレイ検出器が実現可能である。一方、各ピクセルで検出器特性のばらつきがあり、その主要因はマイクロ波共振器のばらつきにある。そこで本研究では「メタマテリアル組み込み型共振器つきMKIDs検出器」を新たに開発する。具体的には、マイクロ波共振器の基本構造や長さを同一にし、代わりに共振器の隙間に超伝導メタマテリアルを多数組み込むことで均一性と性能制御性を両立させる。これをテラヘルツ検出器として作製・評価し、大規模アレイ化技術を確立する。
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| Outline of Final Research Achievements |
Microwave kinetic inductance detectors (MKIDs) are superconducting ones that can read out signals from more than 100 pixels with a single readout line. However, MKIDs have different resonator designs and characteristics for each pixel in order to show the resonant frequency. We have the idea to add metamaterials to the same resonator design so as to show the similar characteristics with the different resonant frequency. Moreover, superconducting metamaterial has great potential in terms of adding functionality to the eminent properties of superconductivity. Then, in this project, 'superconducting metamaterials' including metamaterial-embedded resonators were investigated. First, we performed the simulations of an anapole-type metamaterial and found good conditions for plasmon-induced transmission. Moreover, we observed resonance modes of microwave-excited LA phonons on both surfaces in MKIDs fabricated on a LN substrate, and found the new scheme in combination with anapole.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
超伝導メタマテリアルはまだ始まったばかりであり、超伝導の先鋭な特性に豊富な機能性を付与できるという意味で、大きな可能性を有している。また、マイクロ波からテラヘルツ帯のフォノンは、テラヘルツ帯の測定技術が限定されてきたことからまだ未開拓であり、その直接観測が可能な超伝導体による観測により新たな知見が期待できる。
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