| 研究課題/領域番号 |
18H03881
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
中区分29:応用物理物性およびその関連分野
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| 研究機関 | 国立天文台 |
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研究代表者 |
鵜澤 佳徳 国立天文台, 先端技術センター, 教授 (00359093)
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| 研究分担者 |
小嶋 崇文 国立天文台, 先端技術センター, 准教授 (00617417)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
43,160千円 (直接経費: 33,200千円、間接経費: 9,960千円)
2020年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2019年度: 10,010千円 (直接経費: 7,700千円、間接経費: 2,310千円)
2018年度: 29,770千円 (直接経費: 22,900千円、間接経費: 6,870千円)
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| キーワード | SIS接合 / アップコンバージョン利得 / Nb/AlOx/Nbミキサ / マイクロ波増幅 / 低雑音 / 低消費電力 / インピーダンス整合 / Nb/AlOx/Nb接合 / マイクロ波増幅器 / アップコンバージョン / 周波数変換利得 / 低雑音増幅器 / Nb/AlOx/Nbアップコンバータ / フォトンアシステドトンネリングステップ / アップコンバージョン計算 / 接合キャパシタンス / 周波数アップコンバージョン利得 |
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| 研究成果の概要 |
超伝導体－絶縁体－超伝導体(SIS)接合の周波数アップコンバージョン特性を理論計算するシミュレータを構築し、変換利得と量子雑音性能の可能性を明らかにした。国立天文台で作製したNb/AlOx/Nbミキサ単体のアップコンバージョン特性について測定を行い、世界で初めて変換利得の実験的観測に成功した。さらに、SISアップコンバータとSISダウンコンバータを縦続接続したマイクロ波増幅を試み、典型的な半導体増幅器の3-4桁低い消費電力となる約1 μWで、同増幅器並みの性能となる10 K以下の雑音温度と10 dB以上の利得を得ることに成功した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
これまで高感度周波数ダウンコンバータ（ヘテロダインミキサ）として広く利用されてきたSIS接合の新たな応用可能性を見出すために、理論的、実験的にアップコンバータとしての性能を世界に先駆けて明らかにし、さらに原理的に全く新しい高周波増幅器への応用に成功したことで、超伝導エレクトロニクス分野に新たな扉を開いたと言える。超低消費電力・低雑音増幅器を必要とする次世代の大規模超伝導量子コンピュータや広視野電波天文観測装置などの実現に向け、大きな貢献が期待される。
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