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酸化エルビウム結晶におけるポピュレーション操作と量子メモリへの応用

研究課題

研究課題/領域番号 24360033
研究種目

基盤研究(B)

配分区分一部基金
応募区分一般
研究分野 応用光学・量子光工学
研究機関日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所

研究代表者

俵 毅彦  日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, 量子光物性研究部, 主任研究員 (40393798)

研究分担者 尾身 博雄  NTT物性科学基礎研究所, 機能物質科学研究部, 主任研究員 (50257218)
後藤 秀樹  NTT物性科学基礎研究所, 量子光物性研究部, 部長 (10393795)
寒川 晢臣 (寒川 哲臣)  NTT物性科学基礎研究所, 量子光物性研究部, 所長 (70211993)
倉持 栄一  NTT物性科学基礎研究所, 量子光物性研究部, 主任研究員 (10393802)
足立 智 (足立 悟)  北海道大学, 工学研究院, 教授 (10221722)
研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
16,510千円 (直接経費: 12,700千円、間接経費: 3,810千円)
2014年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2013年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2012年度: 12,480千円 (直接経費: 9,600千円、間接経費: 2,880千円)
キーワード酸化エルビウム / STIRAP / エネルギー移動 / 量子メモリ / MBE成長
研究成果の概要

酸化エルビウム単結晶薄膜を用いた量子光メモリの実現を目指し、結晶内エルビウムイオン中の電子ダイナミクスを明らかにした。特にエルビウムイオン間距離の依存性を元に、エルビウムイオン間相互作用による電子の移動(エネルギー移動)について明らかにした。またこのエネルギー移動はフォトニック結晶構造により制御可能であることを実証した。これらは、通信波長帯で動作する高効率な量子光メモリを実現するために非常に重要な結果である。

報告書

(4件)
  • 2014 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 研究成果

    (28件)

すべて 2015 2014 2013

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (22件) (うち招待講演 1件) 産業財産権 (3件)

  • [雑誌論文] Mixture formation of Er_xYb_<2-x>Si_2O_7 and Er_xYb_<2-x>O_3 on Si for broadening the C-band in an optical amplifier2013

    • 著者名/発表者名
      H. Omi, Y. Abe, M. Anagnosti, and T. Tawara
    • 雑誌名

      AIP Advances

      巻: 3 号: 4

    • DOI

      10.1063/1.4800714

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書 2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Population dynamics in epitaxial Er2O3 thin films grown on Si(111)2013

    • 著者名/発表者名
      T. Tawara, H. Omi, T. Hozumi, R. Kaji, S. Adachi, H. Gotoh, T. Sogawa
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 102 号: 24

    • DOI

      10.1063/1.4812294

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Light emission from thulium silicates and oxides for optical amplifiers on silicon in the extended optical communications band2013

    • 著者名/発表者名
      H. Omi, A. Hagiwara, T. Tawara
    • 雑誌名

      AIP Advances

      巻: 3 号: 7

    • DOI

      10.1063/1.4816717

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Inter- and Intra-Site Energy Transfers in (Sc, Er)2O3 Thin Films Grown on Si(111)2015

    • 著者名/発表者名
      Y.Kawakami, T.Tawara, H.Omi, R.Kaji, S.Adachi
    • 学会等名
      19th International Conference on Electron Dynamics in Semiconductors, Optoelectronics and Nanostructure (EDISON19)
    • 発表場所
      Salamanca, Spain
    • 年月日
      2015-06-29 – 2015-07-02
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Visible up-conversion luminescence in (ErSc)2O3 epitaxial thin films and its suppression by photonic band-gap2015

    • 著者名/発表者名
      T.Tawara, T.McManus, Y.Kawakami, H.Omi, A.Najar, R.Kaji, S.Adachi, H.Gotoh
    • 学会等名
      Conference on Lasers and Electro-Optics 2015 (CLEO:2015)
    • 発表場所
      San Jose, USA
    • 年月日
      2015-05-10 – 2015-05-15
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] (ErSc)2O3 薄膜におけるアップコンバージョン発光とフォトニックバンドギャップによる抑制2015

    • 著者名/発表者名
      俵毅彦、Thomas McManus、川上欣洋、尾身博雄、Adel Najar、鍛治怜奈、足立智、後藤秀樹
    • 学会等名
      (ErSc)2O3 薄膜におけるアップコンバージョン発光とフォトニックバンドギャップによる抑制
    • 発表場所
      東海大学
    • 年月日
      2015-03-11 – 2015-03-14
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] (Sc, Er)2O3薄膜におけるサイト選択励起でのエネルギー移動とアップコンバージョン2015

    • 著者名/発表者名
      川上欣洋、俵毅彦、尾身博雄、鍜治怜奈、足立智
    • 学会等名
      第62回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      東海大学
    • 年月日
      2015-03-11 – 2015-03-14
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] (ErSc)2O3 混晶薄膜の非発光過程とレート方程式解析2015

    • 著者名/発表者名
      川上欣洋,鍜治怜奈,足立智,俵毅彦,尾身博雄
    • 学会等名
      第50回応用物理学会北海道支部/第11回日本光学会北海道地区合同学術講演会
    • 発表場所
      旭川勤労者福祉会館
    • 年月日
      2015-01-09 – 2015-01-10
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 酸化エルビウム薄膜における上位準位へのポピュレーション移動2014

    • 著者名/発表者名
      俵毅彦,尾身博雄,A. Najar,鍛治怜奈,足立智,後藤秀樹
    • 学会等名
      第75回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2014-09-17 – 2014-09-20
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] エルビウム混晶薄膜発光の温度依存性:エネルギー移動と非発光過程の考察2014

    • 著者名/発表者名
      川上欣洋,鍜治怜奈,足立智,俵毅彦,尾身博雄
    • 学会等名
      第75回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2014-09-17 – 2014-09-20
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] (Er1-xScx)2O3MBE成長膜中Er置換サイトのEr濃度依存性2014

    • 著者名/発表者名
      尾身博雄,俵毅彦,鍛治怜奈,足立智,後藤秀樹
    • 学会等名
      (Er1-xScx)2O3MBE成長膜中Er置換サイトのEr濃度依存性
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2014-09-17 – 2014-09-20
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Optical transition between Stark levels in (ErSc)2O3 epitaxitial films2014

    • 著者名/発表者名
      T. Tawara, H. Omi, A. Najar, R. Kaji, S. Adachi, H. Gotoh
    • 学会等名
      Conference on Lasers and Electro-Optics 2014 (CLEO:2014)
    • 発表場所
      San Jose, USA
    • 年月日
      2014-06-08 – 2014-06-13
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] MBE growth and optical properties of rear earth oxides on Si(111)2014

    • 著者名/発表者名
      H. Omi, T. Tawara, T. Hozumi, R. Kaji, S. Adachi, H. Gotoh, T. Sogawa
    • 学会等名
      Symposium on Surface and Nano Science 2014
    • 発表場所
      Furano, Japan
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Molecular beam epitaxy of (ErxSc1-x)2O3 on Si(111) for active integrated optical devices2014

    • 著者名/発表者名
      H. Omi, T. Tawara, T. Hozumi, R. Kaji, S. Adachi, H. Gotoh, T. Sogawa
    • 学会等名
      2nd International Conference on Photonics, Optics and Laser Technology
    • 発表場所
      Lisbon, Portugal
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Si(111)上にMBE成長した(Sc1-xErx)2O3膜のEXAFS解析2014

    • 著者名/発表者名
      尾身博雄,俵毅彦,鍛治怜奈,穂積貴人,足立智,後藤秀樹,寒川哲臣
    • 学会等名
      第61回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      青山学院大学相模原キャンパス
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 酸化エルビウムエピタキシャル薄膜の光学特性2013

    • 著者名/発表者名
      俵毅彦, 穂積貴人, 尾身博雄, 鍛冶怜奈, 足立智, 後藤秀樹, 寒川哲臣
    • 学会等名
      第60回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      神奈川工科大学
    • 年月日
      2013-03-28
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Si基板上酸化エルビウムのMBE成長2013

    • 著者名/発表者名
      尾身博雄, 俵毅彦, 鍛冶怜奈, 穂積貴人, 足立智, 後藤秀樹, 寒川哲臣
    • 学会等名
      第60回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      神奈川工科大学
    • 年月日
      2013-03-28
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Arbitrary qubit rotation by double STIRAP in Er2O3 thin film2013

    • 著者名/発表者名
      Y, Kawakami, Y. Hozumi, R. Kaji, S. Adachi, T. Tawara, H. Omi
    • 学会等名
      Y, Kawakami, Y. Hozumi, R. Kaji, S. Adachi, T. Tawara, H. Omi
    • 発表場所
      Matsue, Japan
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Energy transfer in epitaxial Er2O3 thin films grown on Si(111) substrates2013

    • 著者名/発表者名
      T. Tawara, T. Hozumi, H. Omi, R. Kaji, S. Adachi, H. Gotoh, T. Sogawa
    • 学会等名
      IEEE Photonics Conference 2013
    • 発表場所
      Bellevue-Seattle, USA
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Magneto-optical properties of Er2O3 epilayers on Si(111)2013

    • 著者名/発表者名
      T. Hozumi, R. Kaji, S. Adachi, T. Tawara, H. Omi
    • 学会等名
      2013 JSPS-MRS Joint Symposia
    • 発表場所
      Kyoto, Japan
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] MBE growth and optical properties of rear earth oxides on Si(111)2013

    • 著者名/発表者名
      H. Omi, T. Tawara, T. Hozumi, R. Kaji, S. Adachi, H. Gotoh, T. Sogawa
    • 学会等名
      2013 JSPS-MRS Joint Symposia
    • 発表場所
      Kyoto, Japan
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Si基板上(Er1-xScx)2O3のMBE成長2013

    • 著者名/発表者名
      尾身博雄,俵毅彦,穂積貴人,鍛治怜奈,足立智,後藤秀樹,寒川哲臣
    • 学会等名
      第74回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      同志社大学京田辺キャンパス
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 酸化エルビウムエピタキシャル薄膜のスカンジウム混晶化による光学特性の改善2013

    • 著者名/発表者名
      俵毅彦,尾身博雄,穂積貴人,鍜治怜奈,足立智,後藤秀樹,寒川哲臣
    • 学会等名
      第74回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      同志社大学京田辺キャンパス
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] ダブル誘導ラマン断熱通過による酸化エルビウム薄膜での量子ビット任意回転操作2013

    • 著者名/発表者名
      川上欣洋,穂積貴人,鍜治怜奈,足立智,俵毅彦,尾身博雄
    • 学会等名
      第74回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      同志社大学京田辺キャンパス
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 酸化エルビウム薄膜のサイト間エネルギー移動特性2013

    • 著者名/発表者名
      佐野将大, 川上欣洋, 穂積貴人, 鍜治怜奈, 足立 智, 俵毅彦
    • 学会等名
      第49回応用物理学会北海道支部/第10回日本光学会北海道地区合同学術講演会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [産業財産権] 光素子2015

    • 発明者名
      俵 毅彦
    • 権利者名
      俵 毅彦
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2015-028251
    • 出願年月日
      2015-02-17
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [産業財産権] 量子ビットの操作方法2013

    • 発明者名
      足立智
    • 権利者名
      日本電信電話㈱
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2013-147283
    • 出願年月日
      2013-07-16
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [産業財産権] 光素子およびその製造方法2013

    • 発明者名
      尾身博雄
    • 権利者名
      日本電信電話㈱
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2013-162076
    • 出願年月日
      2013-08-05
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

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公開日: 2012-04-24   更新日: 2019-07-29  

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