| 研究課題/領域番号 |
19H02636
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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30020:光工学および光量子科学関連
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| 研究機関 | 日本大学 (2021)
日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所 (2019-2020) |
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研究代表者 |
俵 毅彦 日本大学, 工学部, 教授 (40393798)
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| 研究分担者 |
足立 智 北海道大学, 工学研究院, 教授 (10221722)
後藤 秀樹 日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, 企画, 主席研究員 (10393795)
尾身 博雄 大和大学, 理工学部, 教授 (50257218)
徐 学俊 日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, フロンティア機能物性研究部, 主任研究員 (80593334)
章 国強 日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, フロンティア機能物性研究部, 主任研究員 (90402247)
稲葉 智宏 日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, フロンティア機能物性研究部, 研究員 (90839119)
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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 |
14,950千円 (直接経費: 11,500千円、間接経費: 3,450千円)
2021年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2020年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2019年度: 8,320千円 (直接経費: 6,400千円、間接経費: 1,920千円)
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| キーワード | 量子メモリ / 希土類 / 導波路 / 通信波長 / 希土類酸化物 / 薄膜 / コヒーレント結合 / 希土類酸化薄膜 / オンチップ量子光メモリ / 酸化物 / 位相緩和時間 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
量子情報通信ネットワークの実現に必須な固体オンチップ量子光メモリの動作実証を目指す。具体的にはSi基板上にエピタキシャル成長された167Er添加希土類酸化物薄膜（167Er:REO）による光導波路構造を用い、量子光メモリの基本動作を通信波長帯光子かつオンチップで実証する。主な課題は以下の３点である。①核スピン除去されたREOエピタキシャル薄膜に167Er（I=7/2）を添加することで、長いコヒーレンス時間T2をゼロ磁場下で実現する、②Si/167Er:REO/Siのスロット型光導波路をSi基板上に形成する、③導波路構造において通信波長帯光子での量子コヒーレント結合とメモリ動作を実証する。
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| 研究成果の概要 |
固体オンチップ量子光メモリの動作実証を目指し、Si基板上167Er添加希土類酸化薄膜導波路構造による光ー電子量子コヒーレント結合を通信波長帯光で実現することを目的に研究を行った。低屈折率層に光を伝搬させるスロット型光導波路を新たに設計し、構造の最適化を行うことで目標としていた伝搬損失10dB/cmを大きく下回る2.3dB/cmを達成した。また167Er添加希土類酸化バルク結晶を用い、ゼロ磁場下において0.5μsのメモリ時間を3.5%という高い効率で量子光メモリ動作を実現した。これら結果は薄膜導波路型量子光メモリの実現に大きく貢献するものである。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
量子情報通信ネットワークの実現に向け、世界的に熾烈な研究開発が進められている中で、様々な要素技術が実用レベルまで進歩しつつある。一方で量子中継に必須となる固体量子ノード、特に量子光メモリの研究が他と比べ遅れをとっている。この課題を解決する手段として、我々は通信波長帯光子と直接リンクでき、かつ成熟したSiフォトニクス技術とも親和性が高いSi基板上167Er添加希土類酸化薄膜導波路構造に着目した。今回得られた成果は量子光メモリおよびグローバル量子インターネットの実現に大きく近づく成果である。
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