高効率量子光メモリの創発へ向けた希土類イオン励起電子と機械振動の結合系の研究

• Project/Area Number: 23K25809
• Project/Area Number (Other): 23H01112 (2023)
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund (2024); Single-year Grants (2023)
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 13020:Semiconductors, optical properties of condensed matter and atomic physics-related
• Research Institution: NTT Basic Research Laboratories
• Principal Investigator: 太田 竜一 日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, フロンティア機能物性研究部, 主任研究員 (90774894)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 岡本 創 日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, フロンティア機能物性研究部, 特別研究員 (20350465) ; 俵 毅彦 日本大学, 工学部, 教授 (40393798) ; 徐 学俊 日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, フロンティア機能物性研究部, 主任研究員 (80593334)
• Project Period (FY): 2023-04-01 – 2026-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥18,850,000 (Direct Cost: ¥14,500,000、Indirect Cost: ¥4,350,000); Fiscal Year 2025: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000); Fiscal Year 2024: ¥8,190,000 (Direct Cost: ¥6,300,000、Indirect Cost: ¥1,890,000); Fiscal Year 2023: ¥7,020,000 (Direct Cost: ¥5,400,000、Indirect Cost: ¥1,620,000)
• Keywords: エルビウム / 弾性波 / ナノフォトニック構造 / 希土類元素 / 強結合 / 量子メモリ

Outline of Research at the Start

本研究では固体中で極めてコヒーレンス時間の長い希土類元素のエルビウム（Er）の光学励起準位において、光や振動との結合強度を飛躍的に高める共振器構造を用いることで多数の励起電子と機械振動の強結合状態を実現する。機械振動との結合により初めて可能となるEr励起電子群の共同的な振る舞いを実証し、共鳴周波数のばらつき低減や振動子強度の増強など量子光デバイスの性能向上に寄与する物理現象を発現する。Er添加結晶上でナノフォトニクスとナノメカニクスの技術を融合することで、光と電子と機械振動にまたがる新奇物理現象を探求するとともに、希土類オプトメカニクスの研究領域を切り開く。