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半導体微小共振器における複合量子系の結合・干渉ダイナミクス

研究課題

研究課題/領域番号 16H04003
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 物性Ⅰ
研究機関大阪府立大学

研究代表者

溝口 幸司  大阪府立大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (10202342)

研究分担者 大畠 悟郎  大阪府立大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (10464653)
田中 智  大阪府立大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (80236588)
研究協力者 萱沼 洋輔  東京工業大学, フロンティア材料研究所, 特任教授 (80124569)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
18,460千円 (直接経費: 14,200千円、間接経費: 4,260千円)
2018年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2017年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2016年度: 13,000千円 (直接経費: 10,000千円、間接経費: 3,000千円)
キーワード光物性 / 微小共振器 / 結合状態 / 量子閉じ込め / Fano的干渉
研究成果の概要

本研究では,光子,励起子,フォノンなどの量子間に生じる結合現象やFano的干渉現象の関係を明らかにするため,様々な試料構造を有するCuCl半導体微小共振器における光学応答スペクトルについて研究を行った。その結果,緩和時間を持つ量子間で相互作用がある系で,お互いのエネルギーが近くなると,量子状態間の結合状態の変化に関わらず,非対称な光学応答スペクトルが現れることを見出した。新たに構築した複素スペクトル理論を基に表される現象論的非エルミート有効ハミルトニアンを用いることで,半導体微小共振器に観測されるピークエネルギー,半値幅およびスペクトル形状の入射角依存性が説明できることがわかった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

様々な緩和時間を有する量子間で相互作用がある場合,量子間で結合力の強弱に関わらず,量子間のエネルギーが共鳴状態に近くなると,光学スペクトルは非対称なスペクトルとして観測されることが明らかになった。この結果は,不連続準位と連続準位との相互作用によって生じるFano干渉の非対称スペクトルの出現と同様に,不連続準位間でも非対称なスペクトルが現れることを示している。非対称性の度合いは観測している環境に依存するが,この非対称なスペクトルの出現は普遍的な現象であることから,今後種々の結合状態の解明に役立つと考えられる。

報告書

(4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
  • 研究成果

    (50件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 3件、 査読あり 9件、 オープンアクセス 3件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (37件) (うち国際学会 12件、 招待講演 3件) 学会・シンポジウム開催 (1件)

  • [国際共同研究] University of Texas at Austin(米国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Texas at Austin(米国)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Texas at Austin(米国)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] Q-factor dependence of angle-resolved transmission spectra in CuCl microcavities2019

    • 著者名/発表者名
      T. Yokoyama, T. Nishida, G. Oohata and K. Mizoguchi
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Conference Series (印刷中)

      巻: -

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nonlinear polarization optical response to entangled state of biexciton2019

    • 著者名/発表者名
      T. Tsuji, G. Oohata, and K. Mizoguchi
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Conference Series (印刷中)

      巻: -

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Energy relaxation from STE to In+ centers in NaI:In+ crystals2019

    • 著者名/発表者名
      S. Watanabe, T. Kawai, and K. Mizoguchi
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Conference Series (印刷中)

      巻: -

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Analysis of Coherent Phonon Signals by Sparsity-promoting Dynamic Mode Decomposition2018

    • 著者名/発表者名
      S. Murata、S. Aihara、S. Tokuda、K. Iwamitsu、K Mizoguchi、I. Akai、M. Okada
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 87 号: 5 ページ: 054003-054003

    • DOI

      10.7566/jpsj.87.054003

    • NAID

      210000134811

    • 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
  • [雑誌論文] Ultrafast Dynamics of High-Harmonic Generation in Terms of Complex Floquet Spectral Analysis2018

    • 著者名/発表者名
      Yamane Hidemasa、Tanaka Satoshi
    • 雑誌名

      Symmetry

      巻: 10 号: 8 ページ: 313-313

    • DOI

      10.3390/sym10080313

    • NAID

      120006895701

    • 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
  • [雑誌論文] Coherent Control Theory and Experiment of Optical Phonons in Diamond2018

    • 著者名/発表者名
      H. Sasaki, R. Tanaka, Y. Okano, F. Minami, Y. Kayanuma, Y. Shikano, K. G. Nakamura
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 8 号: 1

    • DOI

      10.1038/s41598-018-27734-1

    • 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
  • [雑誌論文] Study of Fano Resonance in the Core-Level Absorption Spectrum in Terms of Complex Spectral Analysis2018

    • 著者名/発表者名
      Tanaka Satoshi、Fukuta Taku、Petrosky Tomio
    • 雑誌名

      Springer Series in Optical Sciences book series

      巻: 219 ページ: 261-281

    • DOI

      10.1007/978-3-319-99731-5_11

    • ISBN
      9783319997308, 9783319997315
    • 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] Fano absorption spectrum with the complex spectral analysis2017

    • 著者名/発表者名
      T. Fukuta, S. Garmon, K. Kanki, K. Noba, and S. Tanaka
    • 雑誌名

      Physical Review A

      巻: 96 号: 5 ページ: 052511-052511

    • DOI

      10.1103/physreva.96.052511

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] High-order time-symmetry-breaking phase transition due to meeting of an exceptional point and Fano resonance2016

    • 著者名/発表者名
      S. Tanaka, S. Harmon, K. Kanki, and T. Petrosky
    • 雑誌名

      Physical Review A

      巻: 94 号: 2

    • DOI

      10.1103/physreva.94.022105

    • 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] 光子・励起子・フォノン間の結合状態に起因して現れる非対称スペクトルと非エルミート光応答2019

    • 著者名/発表者名
      大畠悟郎
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次大会(2019年)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 外場駆動された双極子振動子からの動的カシミール光子放出2019

    • 著者名/発表者名
      田中智, 神吉一樹, 山根秀勝
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次大会(2019年)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 双極子振動子の量子外場での仮想励起による動的カシミール効果2019

    • 著者名/発表者名
      神吉一樹, 田中智
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次大会(2019年)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 2つの散逸離散状態の準位交差における断熱的共鳴状態の幾何学的位相2019

    • 著者名/発表者名
      ダンハム優仁, Savannah Garmon, トミオペトロスキー, 田中智
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次大会(2019年)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 強いパルスレーザー場によって駆動される電子応答の計算手法とその応用2019

    • 著者名/発表者名
      萱沼洋輔
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次大会(2019年)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 量子エレベータモデルにおける干渉効果と電子の局在性2019

    • 著者名/発表者名
      相川和磨, 野場賢一, 萱沼洋輔
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次大会(2019年)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 二光子励起過程における量子状態トモグラフィ:量子もつれの測定2018

    • 著者名/発表者名
      大畠悟郎, 辻貴弘, 三宅剛洋, 溝口幸司
    • 学会等名
      日本物理学会2018年秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 励起子分子の量子もつれ状態に着目したポンプ&プローブ分光III2018

    • 著者名/発表者名
      辻貴弘, 大畠悟郎, 三宅剛洋, 溝口幸司
    • 学会等名
      日本物理学会2018年秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 駆動2準位系の高次サイドバンド発生におけるファノプロファイル形成ダイナミクス2018

    • 著者名/発表者名
      山根秀勝, 野場賢一, Tomio Petrosky, 田中智
    • 学会等名
      日本物理学会2018年秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] タンパク質分子鎖中のポーラロン伝播の熱浴による安定化と拡散2018

    • 著者名/発表者名
      中出捷, 神吉一樹, Tomio Petrosky, 田中智
    • 学会等名
      日本物理学会2018年秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] SU(2),q-変形SU(2)模型による外場中Bloch電子のシミュレーション2018

    • 著者名/発表者名
      萱沼洋輔
    • 学会等名
      日本物理学会2018年秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 様々な共振器構造を持つCuCl微小共振器における角度分解透過スペクトルのQ値依存性2018

    • 著者名/発表者名
      横山大樹、西田拓哉、大畠悟郎、溝口幸司
    • 学会等名
      第29回光物性研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] NaI 結晶から不純物センターへのエネルギー緩和の研究2018

    • 著者名/発表者名
      渡辺翔太、河相武利、溝口幸司
    • 学会等名
      第29回光物性研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Floquet 空間における複素固有値問題による高次高調波発生の入射光と放射光の相関の解析2018

    • 著者名/発表者名
      山根秀勝、田中 智
    • 学会等名
      第29回光物性研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 外場駆動された双極子振動子からの動的カシミール光子放出2018

    • 著者名/発表者名
      田中 智、神吉一樹、山根秀勝
    • 学会等名
      第29回光物性研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Dual-Pulse Quantum Path Interference Reveals the Generation Dynamics of Coherent Phonons2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Kayanuma
    • 学会等名
      The 9th Shanghai-Tokyo Advanced Research Symposium on Ultrafast Laser Science (STAR9)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Energy relaxation from STE to In+ centers in NaI:In+ crystals2018

    • 著者名/発表者名
      S. Watanabe, T. Kawai, and K. Mizoguchi
    • 学会等名
      The 12th International Conference on Excitonic and Photonic Processes in Condensed Matter and Nano Materials (EXCON2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Nonlinear polarization optical response to entangled state of biexciton2018

    • 著者名/発表者名
      T. Tsuji, G. Oohata, and K. Mizoguchi
    • 学会等名
      The 12th International Conference on Excitonic and Photonic Processes in Condensed Matter and Nano Materials (EXCON2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Q-factor dependence of angle-resolved transmission spectra in CuCl microcavities2018

    • 著者名/発表者名
      T. Yokoyama, T. Nishida, G. Oohata, K. Mizoguchi
    • 学会等名
      The 12th International Conference on Excitonic and Photonic Processes in Condensed Matter and Nano Materials (EXCON2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Ultrafast quantum-path interferometry by phase-locked dual-pulse pumping in n-GaAs2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Kayanuma and K. Nakamura
    • 学会等名
      The 12th International Conference on Excitonic and Photonic Processes in Condensed Matter and Nano Materials (EXCON2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Time-frequency resolved high-harmonic generation in terms of complex spectral analysis of Floquet Hamiltonian2018

    • 著者名/発表者名
      H. Yamane, K. Noba, T. Petroskym and S. Tanaka
    • 学会等名
      The 12th International Conference on Excitonic and Photonic Processes in Condensed Matter and Nano Materials (EXCON2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Spin-Twisted Ring Current Driven by Berry Phase2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Kayanuma
    • 学会等名
      The 37th JSST Annual International Conference on Simulation Technology (JSST2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Ultrafast Dynamics of High-Harmonic Generation with Floquet Complex Spectral Analysis2018

    • 著者名/発表者名
      Tanaka Satoshi, Yamane Hidemasa, and Tomio Petrosky
    • 学会等名
      The 37th JSST Annual International Conference on Simulation Technology (JSST2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Quantum Path Interference by Dual-Pulse Pumping reveals the Generation Dynamics of Phonons in Solids2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Kayanuma and K.G. Nakamura
    • 学会等名
      International Conference 2018 Non-equilibrium Dynamics of Condensed Matter in the Time Domain
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Ultrafast Dynamics of High-Harmonic Generation with Floquet Complex Spectral Analysis2018

    • 著者名/発表者名
      Tanaka Satoshi, Yamane Hidemasa, and Tomio Petrosky
    • 学会等名
      International Conference 2018 Non-equilibrium Dynamics of Condensed Matter in the Time Domain
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Intense-Field Stabilization in the Quantum Elevator Model for Diatomic Molecules2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Kayanuma
    • 学会等名
      International Symposium on Ultrafast Intense Laser Science (ISUILS2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Dissipative Quantum dynamics of High-Harmonic Generation2018

    • 著者名/発表者名
      Yamane Hidemasa, and Tanaka Satoshi
    • 学会等名
      The 1st UJN-IMS-SKKU Symposium on Chemistry and Materials
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 励起子分子共鳴ハイパーパラメトリック散乱により生成した量子もつれ光子対に対する二光子干渉実験2018

    • 著者名/発表者名
      川西悠貴, 大畠悟郎, 溝口幸司
    • 学会等名
      日本物理学会第73回年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 励起子分子の量子もつれ状態に着目したポンプ&プローブ分光II2018

    • 著者名/発表者名
      辻貴弘, 大畠悟郎, 三宅剛洋, 溝口幸司
    • 学会等名
      日本物理学会第73回年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 多重量子井戸における励起子量子ビートとコヒーレントフォノンの結合ダイナミクス:非エルミート・ハミルトニアンを用いた解析2018

    • 著者名/発表者名
      大畠悟郎, 大西洋平, 田中智, 溝口幸司
    • 学会等名
      日本物理学会第73回年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] CuCl λ-微小共振器における角度分解透過スペクトルのQ値依存性:非エルミート・ハミルトニアンを用いた解析2018

    • 著者名/発表者名
      西田拓哉, 大畠悟郎, 田中智, 溝口幸司
    • 学会等名
      日本物理学会第73回年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 特異な複素スペクトル構造を反映した半導体微小共振器励起子ポラリトンの透過率2017

    • 著者名/発表者名
      森田大地, 田中智, Savannah Garmon, Tomio Petrosky, 溝口幸司, 萱沼洋輔
    • 学会等名
      日本物理学会第72回年次大会
    • 発表場所
      大阪大学(豊中キャンパス)
    • 年月日
      2017-03-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] CuCl λ-微小共振器における角度分解透過スペクトルのQ値依存性2017

    • 著者名/発表者名
      西田拓哉、大畠悟郎、溝口幸司
    • 学会等名
      第28回光物性研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 励起子分子共鳴ハイパーパラメトリック散乱により生成した量子もつれ光子対に対するHong-Ou-Mandel干渉実験2017

    • 著者名/発表者名
      川西悠貴, 大畠悟郎, 溝口幸司
    • 学会等名
      日本物理学会2017秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 励起子分子の量子もつれ状態に着目したポンプ&プローブ分光2017

    • 著者名/発表者名
      大畠悟郎, 三宅剛洋, 溝口幸司
    • 学会等名
      日本物理学会2017秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 多重量子井戸構造における量子ビートとコヒーレントフォノン間の結合状態の研究2016

    • 著者名/発表者名
      大西洋平, 溝口幸司
    • 学会等名
      日本物理学会2016年秋季大会
    • 発表場所
      金沢大学(角間キャンパス)
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 弱結合・強結合共存系を有するCuCl微小共振器における発光の検出角度依存性2016

    • 著者名/発表者名
      岩佐翔平, 大畠悟郎, 溝口幸司
    • 学会等名
      日本物理学会2016年秋季大会
    • 発表場所
      金沢大学(角間キャンパス)
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会・シンポジウム開催] Workshop on Coupling and Interference Dynamics of Complex Quanta2018

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2022-05-20  

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