| 研究課題/領域番号 |
20H02561
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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28020:ナノ構造物理関連
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| 研究機関 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 |
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研究代表者 |
中村 秀司 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 上級研究員 (70613991)
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| 研究分担者 |
浦野 千春 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 研究グループ長 (30356589)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2022年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2021年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2020年度: 9,230千円 (直接経費: 7,100千円、間接経費: 2,130千円)
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| キーワード | 磁性体 / 超伝導共振器 / 三次元共振器 / 超伝導量子ビット / 単一エネルギー量子 / 回路量子電磁気学 / トポロジー / 欠陥準位 / 回転運動 / ２準位系 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
光と物質との相互作用に関する研究は、屈折、回折など古くから物理学の根本的なテーマの 一つである。量子力学の進展とともに物質を構成する原子と光の相互作用を研究する量子電磁気学が誕生し、近年では半導体や超伝導体で作製された人工原子と光の相互作用を電子回路上で研究する回路量子電磁気学へと進展してきた。本研究では強磁性体中に現れる幾何学的な磁気構造に着目し、これまでの回路量子電磁気学では未開拓領域であった空間的にねじれた磁気構造とマイクロ波光子との相互作用が織りなす新しい物理の検出と解明を目指す。これにより空間的に非一様な 磁性体の量子制御による新機能素子、量子情報処理技術への利用指針を明らかにする。
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| 研究実績の概要 |
本研究は、強磁性体中に現れる幾何学的磁気構造による人工原子の実現を通して、従来の回路量子電磁気学では未開拓だった空間的に非一様な磁気構造とマイクロ波光子の織りなす新しい物理の検出と解明に取り組んでいる。具体的には「マイクロ波光子による磁気渦回転運動の量子力学的制御と検出」を目指している。
本年度は、１. 空洞共振器の作製と評価 2. 空洞共振器中共鳴モードと磁性絶縁体球中マグノンモード間のコヒーレントな結合の確認 3. 単一エネルギー量子以下の感度での超伝導共振器中光子の検出、を行った。1.で行った空洞共振器の作製は、サファイア基板上に作製した大量の磁性円盤を空洞共振器中に配置することで、マイクロ波光子との結合強度を増強させることを目指したものである。実際には、銅を用いた空洞共振器の作製を行い、極低温で15000程度のQ値を得た。さらに2.で、この作製した空洞共振器中共鳴モードと磁性体中のマグノンモードが実際にコヒーレントに結合するか確認するため、共振器内部に強磁性絶縁体球を配置した。その結果、マグノンモードと共振器中の共鳴モードがハイブリダイズし20MHz程度の結合強度を持つことを確かめた。3.では、本研究で必要な、共振器中に配置された磁性体中の素励起を高感度に測定する手法の実装を目指し、超伝導量子ビットを用いて単一量子以下の感度で超伝導共振器中の光子を測定することに取り組んだ。その結果、エネルギー量子0.1個分以下のエネルギー分解能で共振器中の素励起を測定することに成功した。
さらに科研費「国際共同研究強化（A）」との関連で、本基盤研究で培った技術をさらに発展させために超伝導単一電子素子を用いた光子吸収の研究を並行して行った。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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