Development of cavity structures that enhance the magnetic-field vacuum fluctuation for realizing the superradiant phase transition

• Project/Area Number: 25K01691
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 30020:Optical engineering and photon science-related
• Research Institution: Yokohama National University
• Principal Investigator: 馬場 基彰 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 准教授 (30647970)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 内田 健人 京都大学, 理学研究科, 助教 (40825634) ; 栗原 貴之 東京大学, 大学院総合文化研究科, 准教授 (60880151)
• 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: ¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000); Fiscal Year 2026: ¥6,890,000 (Direct Cost: ¥5,300,000、Indirect Cost: ¥1,590,000); Fiscal Year 2025: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
• Keywords: 共振器 / 相転移 / 量子ゆらぎ / 磁場

Outline of Research at the Start

研究代表者らが光場と超強結合する磁性体を最近発見したことで，50年以上にわたって探求されてきた超放射相転移を実現できる道筋が見えてきた．その実現達成のために，固体の磁気共鳴と光場との結合を大幅に強めることのできる共振器を開発する．戦略としては，光場の磁場成分をサブ波長スケールの空間に局在させ，磁場の量子ゆらぎを増強させることで，結合強度を大幅に高める．設計した共振器の性能評価実験まで実施する．この共振器によって，超放射相転移を示す物理系を創出し，それによって得られる熱平衡下の非常に強い量子スクイージングを通じ，あらゆるデコヒーレンスに対して堅牢な量子技術の構築を目指す．