| 研究課題/領域番号 |
21H01023
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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13020:半導体、光物性および原子物理関連
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| 研究機関 | 日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所 |
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研究代表者 |
岡本 創 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, 特別研究員 (20350465)
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| 研究分担者 |
浅野 元紀 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, 研究主任 (60867224)
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)
太田 竜一 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 (90774894)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円)
2023年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2022年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2021年度: 11,180千円 (直接経費: 8,600千円、間接経費: 2,580千円)
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| キーワード | 振動 / 光 / 結合 / 共振器 / 振動子 / キャビティ / もつれ / 近接場 / 光共振器 / ナノワイヤ / 近接 / 光キャビティ / 量子もつれ |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、従来手法と比べて簡便かつ個別の電気/光配線が不要な固体振動子（巨視的フォノン系）間の量子もつれ生成手法を提案実証する。具体的には、半導体基板上にボトムアップ成長した２個ないしは複数の自立型ナノワイヤ振動子を用意し、これらの量子極限における超高感度変位検出を可能とする球状シリカ光キャビティと近接場結合させる。基板に取り付けたポジショナを用いてナノワイヤと光キャビティとの近接間隔を周期変調することにより光機械結合を制御し、互いのナノワイヤ振動子が“もつれた（相関した）”状態を生成する。このアプローチにより、従来手法と比べて簡便であり多体系への展開も可能な本手法の有効性を実証する。
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| 研究成果の概要 |
微小光キャビティの近接場光を用いた固体振動子間のエンタングルメント生成手法を提案し、ナノワイヤ振動子系への適用によりその実験実証を試みた。研究期間中には、量子極限変位計測に必要となる超高Q値キャビティの作製や、これを振動体へ近接させた際のQ値劣化問題を解決するラマン増幅を用いた変位計測手法を提案・実証することに成功した。一方で、エンタングルメントに必要となる近接間隔の高速変調に用いるアクチュエータが十分に機能せず、期間内での目標達成には至らなかった。研究の過程において高Q値キャビティが連結した新規オプトメカニカル構造を創出することに成功し、これを用いた液中環境での超高感度な振動計測を実現した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
今回提案・実証した光キャビティのラマン増幅を用いた近接場変位測定手法は様々な材質や形状から成る振動体へと適用できる汎用性の高い計測手法であり、従来のキャビティオプトメカニクス研究をこれまでにない新規系へと展開できる可能性を広げる。ナノワイヤよりも大きな構造体間のエンタングルメント生成も将来的に視野に入る。また、今回提案・実証した連結キャビティ構造を用いた高感度液中計測技術は、従来キャビティオプトメカニクス技術の適用が困難であった液体環境での研究展開を可能とする新技術であり、センサ・材料開発・創薬などの応用の他、液体界面の物理探索や局所的な液中反応の解明など、新たな研究領域の開拓につながる。
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