| 研究課題/領域番号 |
20J00325
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 国内 |
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| 審査区分 |
小区分13020:半導体、光物性および原子物理関連
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| 研究機関 | 国立研究開発法人理化学研究所 |
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研究代表者 |
佐々木 遼 国立研究開発法人理化学研究所, 量子コンピュータ研究センター, 特別研究員(PD)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-24 – 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 |
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
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| キーワード | 量子変換器 / ハイブリッド量子系 / 表面弾性波 / 光共振器 / 光弾性効果 / 量子ハイブリッド系 / フォノン / 量子情報 / 音響光学変調器 / 超伝導量子ビット / 量子ハイブリッド |
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| 研究開始時の研究の概要 |
量子状態を利用した量子コンピュータは古典的な計算機を超える計算能力を持つと期待され，様々な種類の量子状態に基づいて研究が行われている．特に超伝導体と光は発展が目覚しく動作周波数や温度，堅牢性などで異なる特性を持ち，相補的な利用が望ましいが二つが直接結合することはなく，高効率な変換器が必要となる．本研究では物質の表面を伝搬する表面弾性波を利用した変換器を作成し，高い変換効率を持つ変換器の作製を目指す．
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| 研究実績の概要 |
最終年度は主に希釈冷凍機温度での表面弾性波共振器の評価，収束型表面弾性波共振器の開発，光共振器の測定系の構築と評価を行った．
希釈冷凍機での測定については表面弾性波共振器における電気抵抗やフォノンーフォノン散乱に由来するロスを抑制することを目的として行なった．実際に室温環境下と比較して圧電バルク材料・圧電薄膜材料を用いたデバイスの両方でQ値の改善がみられ，100usecを超える寿命を達成した．
収束型表面弾性波共振器は変換器の変換効率を増強するために共振器のモード体積の極小化を目的として行なった．収束型の共振器は光共振器内部のレーザーの固有状態であるガウシアンビームモードを模倣してデバイスをデザインするが，実際に測定される共振モードはこれまで偶発的で基本モードや高次モードといった異なるモードとの結合がコントロールできておらず，デバイスデザインの方針が明らかではなかった．デバイス構造ののさまざまなパラメータを系統的に変えながら作製することで，基本モードと高次モードを選択的に励起できる共振器構造を明らかにした．またモード分布を光学イメージングによって測定し，波長スケールにモードを収束できること，高次モードでは理論から予想されるような位相反転が生じることを明らかにした．
光共振器の測定については低温環境下での測定が可能になるようにグレーティングカプラをもつ光導波路と結合した光共振器を作製した評価を行った．光学測定系を構築し，リング共振器とフォトニック結晶共振器について室温下での測定を行ったところQ値が10^5を超えるデバイスを作製できた．グレーティングカプラの周波数依存性や希釈冷凍機内での固定用接着剤による屈折率変化を明らかにして表面弾性波共振器との結合系実現のためのデバイス最適化を行なった．
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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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