Demonstration of bidirectional conversion between optical vortices and vortex magnons

• Project/Area Number: 25K00937
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 13020:Semiconductors, optical properties of condensed matter and atomic physics-related
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 久富 隆佑 京都大学, 化学研究所, 助教 (80870435)
• Project Period (FY): 2025-04-01 – 2028-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2025)
• Budget Amount: ¥18,850,000 (Direct Cost: ¥14,500,000、Indirect Cost: ¥4,350,000); Fiscal Year 2027: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000); Fiscal Year 2026: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000); Fiscal Year 2025: ¥14,170,000 (Direct Cost: ¥10,900,000、Indirect Cost: ¥3,270,000)
• Keywords: 光渦 / 強磁性マグノン / 磁気光学 / 量子光学 / 角運動量

Outline of Research at the Start

光子と磁性体中のマグノン間の双方向変換は、角運動量を情報担体とする新しい古典・量子情報通信やデータストレージを可能にする。これまでの研究で焦点が当てられてきた光子とマグノンが持つスピン角運動量は、1量子あたり2つの値しかとれないため、情報密度が低く、それにより伝送速度や保存量が制限されるという課題を抱えていた。一方、空間的な位相勾配にまつわる軌道角運動量は、スピン角運動量と異なり、原理的に無限通りの値をとることができる。本研究では、軌道角運動量を持つ光渦光子と磁気渦マグノン間の双方向変換を実証し、その変換規則（機能性）の解明を目指す。