• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

Developing a fiber optical quantum interface using trapped atoms and nanofiber based photonic crystal cavity

研究課題

研究課題/領域番号 15H05462
研究種目

若手研究(A)

配分区分補助金
研究分野 原子・分子・量子エレクトロニクス
研究機関電気通信大学

研究代表者

Nayak K.Prasanna  電気通信大学, フォトニックイノベーション研究センター, 特任准教授 (70551042)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
24,180千円 (直接経費: 18,600千円、間接経費: 5,580千円)
2018年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2017年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
2016年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
2015年度: 8,840千円 (直接経費: 6,800千円、間接経費: 2,040千円)
キーワードQuantum Optics / Nanophotonics / Single Atom Tweezer / Nanofiber Cavity QED / Quantum Photonics / Quantum Information / Optical Nanofiber / Cavity QED / NanoPhotonics
研究成果の概要

本プロジェクトでは、高品質フォトニック結晶(PhC)共振器をナノファイバ上に作製し、その共振器上に光ピンセットベースの単一原子トラップを開発した。PhC共振器は、トラップされた単一原子とナノファイバー導波モードとの効率的なインターフェースとして機能するよう設計した。共振器モード間の干渉により独特のスペクトル特性が観測されることを実証した。PhCナノファイバー共振器モードの光熱効果による安定化を実現し、ファイバ導波モードによる単一原子のトラッピングとリアルタイム観測を実証した。今回の成果は、光ファイバプラットフォーム上で単一原子事象を決定論的に準備する量子フォトニクス技術を可能にするものである。

研究成果の学術的意義や社会的意義

量子情報処理技術は従来の情報通信技術を著しく進歩させ社会に新たな価値を創造し得るものである。そのための重要な課題は、個々の量子系(原子、イオン、固体量子ビットなど)を分離し、それらをファイバ伝播光子により効率的にインターフェースすることである。本プロジェクトでは、トラップされた単一原子をファイバ導波モードに効率的にインターフェースする方法を実現し、それがリアルタイムで観測できることを実証した。本成果は、決定論的な方法で様々な量子フォトニクス実験を実行するための新しいプラットフォームを提供し、量子ネットワークのための新しい技術を可能にするものである。

報告書

(5件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (26件)

すべて 2019 2018 2017 2016 2015

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 5件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (21件) (うち国際学会 10件、 招待講演 4件)

  • [雑誌論文] Coherent interaction of orthogonal polarization modes in a photonic crystal nanofiber cavity2019

    • 著者名/発表者名
      J. Keloth, K. P. Nayak, J. Wang, M. Morinaga, and K. Hakuta
    • 雑誌名

      Optics Express

      巻: 27 号: 2 ページ: 1453-1466

    • DOI

      10.1364/oe.27.001453

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Nanofiber quantum photonics2018

    • 著者名/発表者名
      Kali P Nayak, Mark Sadgrove, Ramachandrarao Yalla, Fam Le Kien and Kohzo Hakuta
    • 雑誌名

      Journal of Optics

      巻: 20 号: 7 ページ: 073001-073001

    • DOI

      10.1088/2040-8986/aac35e

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Composite device for interfacing an array of atoms with a single nanophotonic cavity mode2017

    • 著者名/発表者名
      M Sadgrove, KP Nayak
    • 雑誌名

      New Journal of Physics

      巻: TBA 号: 6 ページ: 063003-063003

    • DOI

      10.1088/1367-2630/aa6d3d

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書 2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Fabrication of 1-D Photonic Crystal Cavity on a Nanofiber Using Femtosecond Laser-Induced Ablation2017

    • 著者名/発表者名
      K. P. Nayak, J. Keloth, and K. Hakuta
    • 雑誌名

      Journal of Visualized Experiments

      巻: 120 号: 120

    • DOI

      10.3791/55136

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Fabrication of a centimeter-long cavity on a nanofiber for cavity quantum electrodynamics2017

    • 著者名/発表者名
      J. Keloth, K. P. Nayak, and K. Hakuta
    • 雑誌名

      Optics Letters

      巻: 42 号: 5 ページ: 1003-1006

    • DOI

      10.1364/ol.42.001003

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Interfacing trapped single atoms to a nanofiber cavity2019

    • 著者名/発表者名
      K. P. Nayak, J. Wang, J. Keloth and K. Hakuta
    • 学会等名
      Physical Society of Japan, 74th Annual Meeting, 14 -17th March
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Two-mode interference in a photonic crystal nanofiber cavity2018

    • 著者名/発表者名
      J. Keloth, K. P. Nayak, J. Wang, M. Morinaga and K. Hakuta
    • 学会等名
      European Optical Society Biennial Meeting (EOSAM), 8-12th October
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Fano-type resonances and avoided crossing in a photonic crystal nanofiber cavity2018

    • 著者名/発表者名
      J. Keloth, K. P. Nayak, J. Wang, M. Morinaga and K. Hakuta
    • 学会等名
      Physical Society of Japan,73rd Annual Meeting, 9-12th September
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Stabilization of a centimeter-long photonic crystal nanofiber cavity under ultra-high vacuum condition2018

    • 著者名/発表者名
      K. P. Nayak, J. Wang, J. Keloth and K. Hakuta
    • 学会等名
      Physical Society of Japan,73rd Annual Meeting, 9-12th September
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Fano-type resonances and avoided crossing in a photonic crystal nanofiber cavity2018

    • 著者名/発表者名
      J. Keloth, K. P. Nayak, J. Wang, M. Morinaga, and K. Hakuta
    • 学会等名
      International Workshop on Photonics Polymer for Innovation (IWPPI), 15-18th October
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Investigation of Fano-type resonances in nanofiber based photonic crystal cavity2018

    • 著者名/発表者名
      K. P. Nayak, J. Keloth, M. Morinaga, and K. Hakuta
    • 学会等名
      SPIE Photonic West 2018
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Nanofiber quantum photonics2017

    • 著者名/発表者名
      K. P. Nayak, R. Yalla, J. Keloth, and K. Hakuta
    • 学会等名
      SPIE Photonic West, OPTO, Slow Light, Fast Light, and Opto-Atomic Precision Metrology X
    • 発表場所
      San Francisco, California, United States
    • 年月日
      2017-01-28
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Optical Nanofiber Cavity For Quantum Photonics2017

    • 著者名/発表者名
      K. P. Nayak, J. Keloth, J. Wang, and K. Hakuta
    • 学会等名
      The 24th Congress of the International Commission for Optics (ICO-24)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Fabrication of a centimeter-long cavity on nanofiber for strong-coupling regime of cavity QED2017

    • 著者名/発表者名
      J. Keloth, K. P. Nayak, J. Wang, and K. Hakuta
    • 学会等名
      IEEE Photonics Conference (IPC 2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Developing optical nanofiber cavity for a quantum interface2017

    • 著者名/発表者名
      K. P. Nayak
    • 学会等名
      International Symposium on Photonics and Optical Communications (ISPOC 2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Poster Presentation: Fabrication of a centimeter-long cavity on a nanofiber for cavity QED2017

    • 著者名/発表者名
      J. Keloth, J. Wang, K. P. Nayak, and K. Hakuta
    • 学会等名
      Optical Nanofiber Applications: From Quantum to Bio Technologies (ONNA 2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Poster Presentation: Optical nanofiber cavity for quantum photonics2017

    • 著者名/発表者名
      J. Keloth, K. P. Nayak, J. Wang, and K. Hakuta
    • 学会等名
      The Interdisciplinary Research and Global Outlook Conference (IRAGO 2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Poster Presentation: Fabrication of few centimeter-long nanofiber and cavity formation using femtosecond laser2016

    • 著者名/発表者名
      J. Keloth, K. P. Nayak, H. Iida, and K. Hakuta
    • 学会等名
      International Workshop on Photonics Polymer for Innovation (IWPPI 2016)
    • 発表場所
      Nasu, Tochigi, Japan
    • 年月日
      2016-10-11
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Poster Presentation: Cavity quantum electrodynamics on a nanofiber2016

    • 著者名/発表者名
      R. Yalla, M. Sadgrove, K. P. Nayak, and K. Hakuta
    • 学会等名
      International Workshop on Photonics Polymer for Innovation (IWPPI 2016)
    • 発表場所
      Nasu, Tochigi, Japan
    • 年月日
      2016-10-11
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Poster Presentation: In-situ measurement of nanofiber diameter using an optical method2016

    • 著者名/発表者名
      J. Keloth, M. Sadgrove, R. Yalla, K. P. Nayak, and K. Hakuta
    • 学会等名
      International Workshop on Photonics Polymer for Innovation (IWPPI 2016)
    • 発表場所
      Nasu, Tochigi, Japan
    • 年月日
      2016-10-11
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Trapping Single Atoms on a Photonic Crystal Nanofiber2016

    • 著者名/発表者名
      K. P. Nayak, Yanqiang Guo, Jameesh Keloth, Tetsuo Kishimoto, and K. Hakuta
    • 学会等名
      JPS 71th Annual Meeting
    • 発表場所
      Sendai, Japan
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Poster Presentation: Single atom on a photonic crystal nanofiber cavity2015

    • 著者名/発表者名
      Yanqiang Guo, Jameesh Keloth, K. P. Nayak, Tetsuo Kishimoto and K. Hakuta
    • 学会等名
      The 4th International Workshop on Microcavities and Their Applications (WOMA2015)
    • 発表場所
      Hokkaido, Japan
    • 年月日
      2015-12-01
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Optical nanofibers for quantum information application2015

    • 著者名/発表者名
      K. P. Nayak and K. Hakuta
    • 学会等名
      The 8th IEEE/ International Conference on Advanced Infocomm Technology (ICAIT 2015)
    • 発表場所
      Hangzhou, China
    • 年月日
      2015-10-25
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Poster Presentation: Atom Entanglement in Nanophotonic Cavity QED2015

    • 著者名/発表者名
      P. Samutpraphoot, T. Peyronel, C. Senko, M. Endres, A. Keesling, J. Thompson, T. Tiecke, K. P. Nayak, V. Vuletic, M. Lukin
    • 学会等名
      46th Annual Meeting of the APS Division of Atomic, Molecular and Optical Physics (DAMOP 2015)
    • 発表場所
      Ohio, USA
    • 年月日
      2015-06-08
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Efficient fiber-optical interface for nanophotonic devices2015

    • 著者名/発表者名
      K. P. Nayak, T. G. Tiecke, J. D. Thompson, T. Peyronel, N. P. de Leon, V. Vuletic, and M. D. Lukin,
    • 学会等名
      Optical Nanofiber Applications: From Quantum to Bio Technologies (ONNA 2015)
    • 発表場所
      Okinawa, Japan
    • 年月日
      2015-05-25
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Poster Presentation: Light-matter interaction in the vicinity of a photonic crystal nanofiber cavity2015

    • 著者名/発表者名
      Jameesh Keloth, Pengfei Zhang, K. P. Nayak, K. Hakuta
    • 学会等名
      Optical Nanofiber Applications: From Quantum to Bio Technologies (ONNA 2015)
    • 発表場所
      Okinawa, Japan
    • 年月日
      2015-05-25
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

URL: 

公開日: 2015-04-16   更新日: 2020-03-30  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi