2019 Fiscal Year Annual Research Report
Science of photonic hybrid quantum systems
| Project Area | Science of hybrid quantum systems |
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| Project/Area Number |
15H05868
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
平川 一彦 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (10183097)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
水落 憲和 京都大学, 化学研究所, 教授 (00323311)
岩本 敏 東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (40359667)
早瀬 潤子 (伊師潤子) 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 准教授 (50342746)
赤羽 浩一 国立研究開発法人情報通信研究機構, ネットワークシステム研究所ネットワーク基盤研究室, 研究マネージャー (50359072)
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| Project Period (FY) |
2015-06-29 – 2020-03-31
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| Keywords | NV中心 / 量子ドット / 量子光学 / フォトニック結晶 / 導波路 / 光共振器 / テラヘルツ電磁波 / MEMS |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、主に以下のような成果が挙がった。
１）ナノギャップ電極を用いて単一水分子内包フラーレンのテラヘルツ（THz）分光を行い、分子の荷電状態に依存する水分子の振動モードの変化を観測するとともに、東北大と連携して単一分子のNMR測定に挑戦した。さらに、MEMS共振器を用いたTHz検出器に関して、大振幅動作によるMEMS振動モード間結合による感度の増大効果の観測を進めるとともに起源の検討を行った。
２）ダイヤモンド中のNV中心に関して、核スピンの電気的検出および量子操作を室温で初めて実証した。またn型ダイヤモンドを用い、室温でのT2の世界最長時間の実証や単一NVでの世界最高感度の実証を行った。また、アンサンブル系も含め、不純物のノイズに与える影響を明らかにした。さらに、電子スピン二重共鳴スペクトルの詳細な解析とラジオ波ドレスト状態の観測に成功するとともに、電子スピン三重項状態の全ての準位間を外部磁場を用いてパルス量子制御することに成功した。
３）円偏光レーザの実現や光スピンと電子スピンの相互作用の増強に向けて、カイラルフォトニック結晶を用いた光共振器を作製し、共振器モードが高い円偏光度を示すことを明らかにした。また、国際共同研究により3次元フォトニック結晶の反射率が示す有限サイズ効果を明らかにした。さらに、量子ドットを有するトポロジカル導波路やトポロジカル共振器などを実現し、新たなハイブリッドプラットフォームの可能性を示した。
４）量子ドット集合体では、InP系材料では困難な高反射率分布ブラッグ反射鏡の作製法を確立し、光共振器中に超高密度量子ドットを配置する構造の作製を行った。さらに、我々が開発した周波数上方変換単一光子検出器を用いることで、単一光子レベルの極微弱フォトンエコー信号をフェムト秒の時間分解能で検出することに成功した。
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| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Evaporative electron cooling in asymmetric double barrier semiconductor heterostructures2020
Author(s)
K. Hayashi, Y. Matsuzaki, T. Ashida, S. Onoda, H. Abe, T. Ohshima, M. Hatano, T. Taniguchi, H. Morishita, M. Fujiwara, N. Mizuochi
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Journal Title
Journal of the Physical Society of Japan
Volume: 89
Pages: 054708-1～8
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Active topological photonics2020
Author(s)
Yasutomo Ota, Kenta Takata, Tomoki Ozawa, Alberto Amo, Zhetao Jia, Boubacar Kante, Masaya Notomi, Yasuhiko Arakawa and Satoshi Iwamoto
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Journal Title
Nanophotonics
Volume: 9
Pages: 547_567
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Ultra-long coherence times amongst room-temperature solid-state spins2019
Author(s)
E. D. Herbschleb, H. Kato, Y. Maruyama, T. Danjo, T. Makino, S. Yamasaki, I. Ohki, K. Hayashi, H. Morishita, M. Fujiwara, N. Mizuochi
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Journal Title
Nature Communications
Volume: 10
Pages: 3766-1～6
Peer Reviewed / Open Access
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[Presentation] Optimization of temperature sensitivity using ODMR spectrum of nitrogen vacancy center ensemble2019
Author(s)
K. Hayashi, Y. Matsuzaki, T. Taniguchi, T. Shimo-Oka, I. Nakamura, S. Onoda, T. Ohshima, H. Morishita, M.Fujiwara, S. Saito, N. Mizuochi
Organizer
ISQT & IFQMS
Int'l Joint Research
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