| 研究課題/領域番号 |
22K18991
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分30:応用物理工学およびその関連分野
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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 |
大谷 知行 国立研究開発法人理化学研究所, 光量子工学研究センター, チームリーダー (50281663)
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| 研究期間 (年度) |
2022-06-30 – 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 |
6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2023年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2022年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
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| キーワード | メタマテリアル / フォノン / マイクロ波 / 超伝導 / 検出器 / MKIDs / 共振器 / MKID / 力学インダクタンス |
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| 研究開始時の研究の概要 |
超伝導マイクロ波力学インダクタンス検出器（MKIDs）は、1本のマイクロ波信号読み出し線に共振周波数の異なるマイクロ波共振器を交流結合させた構造を有し、高性能の大規模アレイ検出器が実現可能である。一方、各ピクセルで検出器特性のばらつきがあり、その主要因はマイクロ波共振器のばらつきにある。そこで本研究では「メタマテリアル組み込み型共振器つきMKIDs検出器」を新たに開発する。具体的には、マイクロ波共振器の基本構造や長さを同一にし、代わりに共振器の隙間に超伝導メタマテリアルを多数組み込むことで均一性と性能制御性を両立させる。これをテラヘルツ検出器として作製・評価し、大規模アレイ化技術を確立する。
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| 研究成果の概要 |
マイクロ波力学インダクタンス検出器(MKIDs)は、1本の読み出し線で多ピクセル信号を読み出せる超伝導検出器だが、各素子でデザインが異なり特性がばらつく。そこで同一デザインの共振器にメタマテリアル(MM)を付加して共振周波数を制御する着想を得た。また、MMの活用により先鋭な特性を有する超伝導に機能性を付与できる。そこでMM組み込み型共振器を含む「超伝導MM」の研究を進めた。まず、アナポール型MMのシミュレーションを行いプラズモン励起透過を示す条件を見出した。また、LNの基板フォノンを活用したMKIDs検出器でLAフォノンの共鳴を観測し、アナポールと組合せて新たな検出器が実現される展望を得た。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
超伝導メタマテリアルはまだ始まったばかりであり、超伝導の先鋭な特性に豊富な機能性を付与できるという意味で、大きな可能性を有している。また、マイクロ波からテラヘルツ帯のフォノンは、テラヘルツ帯の測定技術が限定されてきたことからまだ未開拓であり、その直接観測が可能な超伝導体による観測により新たな知見が期待できる。
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