| 研究課題/領域番号 |
19H02206
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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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 |
小区分21060:電子デバイスおよび電子機器関連
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| 研究機関 | 国立研究開発法人情報通信研究機構 |
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研究代表者 |
三木 茂人 国立研究開発法人情報通信研究機構, 未来ICT研究所神戸フロンティア研究センター, 主任研究員 (30398424)
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| 研究分担者 |
寺井 弘高 国立研究開発法人情報通信研究機構, 未来ICT研究所神戸フロンティア研究センター, 室長 (10359094)
宮嶋 茂之 国立研究開発法人情報通信研究機構, 未来ICT研究所神戸フロンティア研究センター, 主任研究員 (50708055)
藪野 正裕 国立研究開発法人情報通信研究機構, 未来ICT研究所神戸フロンティア研究センター, 研究員 (70777234)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2021年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2020年度: 7,800千円 (直接経費: 6,000千円、間接経費: 1,800千円)
2019年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円)
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| キーワード | 超伝導光子検出器 / 量子光学回路 / 超伝導単一光子検出器 / 超伝導論理回路 / 超伝導単一磁束量子回路 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
量子情報通信技術の本格的な応用展開において重要な命題となる量子光学系の小型化および低損失化を実現するため、高性能光子検出器・光機能素子・及び高時間分解後段信号処理回路を一つのチップに集約するオンチップ量子光学回路の開発を行う。高検出効率・低タイミングジッタを有する導波路結合型超伝導単一光子検出器、シリコン光導波路で形成されるもつれ光子対源や位相干渉系などの機能素子、および超伝導単一磁束量子回路による高時間分解信号処理回路を各要素技術として開発し、最終的にはこれらを量子光学回路上に集積化する事により、量子情報通信における根幹技術となる多光子干渉をオンチップで観測することを目指す。
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| 研究成果の概要 |
導波路結合型超伝導ナノワイヤ単一光子検出器(WG-SSPD)を開発し、Si導波路上に集積化されたWG-SSPDを用いたオンチップ量子干渉計によってオンチップ上での光子干渉観測に成功した。また、量子光学回路(QPC)の後段信号処理としてQPC用超伝導単一磁束量子(SFQ)回路の開発および動作実証を実施した。特に、同時計数回路を用いた2光子干渉観測はSFQ回路を用いたものとしては初めての報告となる。最後に、QPCの大規模化に向けてSi導波路とWG-SSPDを貼り合わせるハイブリッド集積化の検討を実施し、WG-SSPDへの光吸収が有効に機能する事を有限要素法によるシミュレーションによって確認した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
現在、国内外において量子暗号技術や量子インターネットの実現にむけて、光子を用いた量子情報通信技術の研究開発が進められているが、オンチップ量子光学回路(QPC)は光学機能素子を光導波路によって集積化することで、極めて小面積領域内に低損失で安定性の高い量子情報システムを構築することが可能となることから重要な技術として期待される。QPCにおいて光子検出器は重要な役割を担うが、本提案における導波路結合型超伝導ナノワイヤ単一光子検出器(WG-SSPD)はQPC上で100%近い検出効率が期待されるため、WG-SSPDの開発および集積化技術が実現すれば、スケーラブルなオンチップQPC回路の実現が期待される。
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