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強磁性スピン集団を用いた量子インターフェイスの開発

研究課題

研究課題/領域番号 15J09502
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 原子・分子・量子エレクトロニクス
研究機関東京大学

研究代表者

久富 隆佑  東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2015-04-24 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
2,800千円 (直接経費: 2,800千円)
2017年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2016年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2015年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワード磁気光学効果 / ブリルアン散乱 / 4体相互作用 / 量子エレクトロニクス / スピントロニクス / 強磁性共鳴 / マグノン / 量子インターフェイス / 量子情報 / 磁性
研究実績の概要

我々は強磁性マグノンを媒介として光とマイクロ波間でのコヒーレントな情報転送の実現を目指し研究を行ってきた。この二者間をコヒーレントに繋ぐインターフェイスの開発は、量子ネットワークや量子中継機の実現に必要不可欠である。強磁性マグノンは、光・マイクロ波それぞれとコヒーレントに結合させることが可能であるが、本年度、特に強磁性マグノンと光間の相互作用についての基礎的な研究が大きく進展し、新たな知見を得ることに成功した。
光-マイクロ波間のコヒーレントな変換は、3体(光が2モード、マグノンが1モード)の相互作用を用いることによって実現している。しかし、光とマグノンの相互作用の中にはより高次の相互作用が存在する。印加磁場と照射する光の波数ベクトルを平行にした場合、4体(光が2モード、マグノンが2モード)の相互作用が現れることが複素誘電率テンソルの形から予想された。そこで球状強磁性体中の静磁波モードと、細く絞ったレーザー光を用いてブリルアン散乱を観測したところ、コヒーレントな4体散乱の存在を実証することに成功した。観測された信号の中には、異なる2つの静磁波モードの差周波数分だけ周波数変調されたブリルアン散乱光が存在した。この結果は、適当な周波数差をもつ2色のレーザー光を球状強磁性体に照射することにより、あるエネルギーの高い静磁波モードからエネルギーの低い静磁波モードへと変換することが可能であることを示唆しており、新しいマグノン制御の手法に繋がると期待している。これらの結果について現在論文執筆中である。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2018 2017 2016 2015 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 2件、 査読あり 3件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Brillouin Light Scattering by Magnetic Quasivortices in Cavity Optomagnonics2018

    • 著者名/発表者名
      Osada A.、Gloppe A.、Hisatomi R.、Noguchi A.、Yamazaki R.、Nomura M.、Nakamura Y.、Usami K.
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 120 号: 13 ページ: 133602-133602

    • DOI

      10.1103/physrevlett.120.133602

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Bidirectional conversion between microwave and light via ferromagnetic magnons2016

    • 著者名/発表者名
      R. Hisatomi, A. Osada, Y. Tabuchi, T. Ishikawa, A. Noguchi, R. Yamazaki, K. Usami, and Y. Nakamura
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 93 号: 17 ページ: 174427-174427

    • DOI

      10.1103/physrevb.93.174427

    • 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] Cavity optomagnonics with spin-orbit coupled photons2016

    • 著者名/発表者名
      A. Osada, R. Hisatomi, A. Noguchi, Y. Tabuchi, R. Yamazaki, K. Usami, M. Sadgrove, R. Yalla, M. Nomura, and Y. Nakamura
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Lett.

      巻: 116 号: 22 ページ: 223601-223601

    • DOI

      10.1103/physrevlett.116.223601

    • 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] 強磁性マグノンと光のコヒーレントな相互作用2018

    • 著者名/発表者名
      久富隆佑
    • 学会等名
      関東量子情報スチューデントチャプター
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Bidirectional conversion between microwave and light via ferromagnetic magnons2017

    • 著者名/発表者名
      Ryusuke Hisatomi
    • 学会等名
      Workshop Optomagnonics 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Bidirectional conversion between microwave and light via ferromagnetic magnons2016

    • 著者名/発表者名
      R. Hisatomi, A. Osada, Y. Tabuchi, A. Noguchi, R. Yamazaki, K. Usami, Y. Nakamura
    • 学会等名
      CEMS international workshop on nano-spin conversion science and quantum spin dynamics
    • 発表場所
      東京大学(東京)
    • 年月日
      2016-10-12
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 強磁性マグノンを用いた量子トランスデューサの実現に向けて2016

    • 著者名/発表者名
      久富隆佑
    • 学会等名
      第8回基礎物理セミナー
    • 発表場所
      箱根太陽山荘(神奈川)
    • 年月日
      2016-02-20
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Bidirectional conversion between microwave and light via ferromagnetic magnons2016

    • 著者名/発表者名
      久富隆佑、長田有登、田渕豊、野口篤史、石川豊史、山崎歴舟、宇佐見康二、中村泰信
    • 学会等名
      CEMS international symposium on dynamics in artificial quantum system
    • 発表場所
      東京大学(東京)
    • 年月日
      2016-01-12
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Bidirectional conversion between microwave and light via ferromagnetic magnons2015

    • 著者名/発表者名
      久富隆佑、長田有登、野口篤史、田渕豊、石川豊史、山崎歴舟、宇佐見康二、中村泰信
    • 学会等名
      Okinawa School in Physics: Coherent Quantum Dynamics 2015
    • 発表場所
      沖縄科学技術大学院大学(沖縄)
    • 年月日
      2015-09-29
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 強磁性体を用いた光-マイクロ波双方向変換2015

    • 著者名/発表者名
      久富隆佑、長田有登、石野誠一郎、野口篤史、田渕豊、石川豊史、山崎歴舟、宇佐見康二、中村泰信
    • 学会等名
      日本物理学会2015年秋季大会
    • 発表場所
      関西大学(大阪)
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [備考] Ryusuke Hisatomi

    • URL

      https://sites.google.com/site/rhisatomi1/

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

URL: 

公開日: 2015-11-26   更新日: 2024-03-26  

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