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非平衡複合系における量子凝縮現象のマクロ量子論

研究課題

研究課題/領域番号 26287087
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 数理物理・物性基礎
研究機関大阪大学

研究代表者

小川 哲生  大阪大学, 理学研究科, 教授 (50211123)

研究分担者 馬場 基彰  大阪大学, 基礎工学研究科, 招へい教員 (30647970)
弓削 達郎  静岡大学, 理学部, 助教 (70547380)
山口 真  東海大学, 理学部, 講師 (40733895)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
15,080千円 (直接経費: 11,600千円、間接経費: 3,480千円)
2017年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2016年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2015年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2014年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
キーワードマクロ量子論 / 非平衡 / 量子熱機関 / 非平衡開放系 / 量子凝縮 / 量子コヒーレンス / レーザー / 超強結合量子系 / 共振器QED / 超強結合系
研究成果の概要

非平衡複合系での多彩な量子現象を記述するマクロ量子論の構築を目標に研究を行い、一般論・具体論の両面から様々な成果を得た。主要な具体的成果は次の通りである。(1) 半導体励起子発光寿命におけるコヒーレンス(ポラリトン)形成の新描像の提唱、(2) 熱平衡相転移と非平衡凝縮現象の両方が起こる超伝導回路系の発見、(3) BEC-BCS-LASERクロスオーバーを記述する時間領域理論の構築、(4) 結合共振器QEDアレイ系での非平衡プラトー現象の発見、(5) 共振器QED系の放射光エネルギーを仕事と熱へ分ける方法の構築、(6) マクロ量子系としての断熱量子計算機の量子性と計算効率との関係

報告書

(5件)
  • 2017 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (50件)

すべて 2018 2017 2016 2015 2014 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (14件) (うち国際共著 3件、 査読あり 14件、 オープンアクセス 6件、 謝辞記載あり 10件) 学会発表 (35件) (うち国際学会 5件、 招待講演 6件)

  • [国際共同研究] ライス大学/河野淳一郎教授の実験グループ(米国)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Vacuum Bloch?Siegert shift in Landau polaritons with ultra-high cooperativity2018

    • 著者名/発表者名
      Li Xinwei、Bamba Motoaki、Zhang Qi、Fallahi Saeed、Gardner Geoff C.、Gao Weilu、Lou Minhan、Yoshioka Katsumasa、Manfra Michael J.、Kono Junichiro
    • 雑誌名

      Nature Photonics

      巻: - 号: 6 ページ: 324-329

    • DOI

      10.1038/s41566-018-0153-0

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Continuous Transition between Weak and Ultrastrong Coupling through Exceptional Points in Carbon Nanotube Microcavity Exciton Polaritons2018

    • 著者名/発表者名
      Weilu Gao, Xinwei Li, Motoaki Bamba, and Junichiro Kono
    • 雑誌名

      Nature Photonics

      巻: - 号: 6 ページ: 362-367

    • DOI

      10.1038/s41566-018-0157-9

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Circuit configurations which may or may not show superradiant phase transitions2017

    • 著者名/発表者名
      Bamba Motoaki、Imoto Nobuyuki
    • 雑誌名

      Physical Review A

      巻: 96 号: 5

    • DOI

      10.1103/physreva.96.053857

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 光と物質の超強結合は電磁場と電荷を相転移させるか?2017

    • 著者名/発表者名
      馬場基彰
    • 雑誌名

      固体物理

      巻: Vol. 52 (No. 9) ページ: 459-476

    • NAID

      120006399239

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Markovian quantum master equation beyond adiabatic regime2017

    • 著者名/発表者名
      M. Yamaguchi, T. Yuge, and T. Ogawa
    • 雑誌名

      PHYSICAL REVIEW E

      巻: Volume 95 号: 1

    • DOI

      10.1103/physreve.95.012136

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Decomposition of radiation energy into work and heat2017

    • 著者名/発表者名
      T. Yuge, M. Yamaguchi, and T. Ogawa
    • 雑誌名

      PHYSICAL REVIEW E

      巻: Volume 95 号: 2

    • DOI

      10.1103/physreve.95.022119

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Maxwell boundary conditions imply non-Lindblad master equation2016

    • 著者名/発表者名
      M. Bamba and N. Imoto
    • 雑誌名

      Physical Review A

      巻: 94 号: 3

    • DOI

      10.1103/physreva.94.033802

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Superradiant phase transition in a superconducting circuit in thermal equilibrium2016

    • 著者名/発表者名
      M. Bamba, K. Inomata, and Y. Nakamura
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Lett.

      巻: 117 号: 17 ページ: 173601-173601

    • DOI

      10.1103/physrevlett.117.173601

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Laser under ultrastrong light-matter interaction: Qualitative aspects and quantitative influences by level and mode truncations2016

    • 著者名/発表者名
      M. Bamba and T. Ogawa
    • 雑誌名

      Physical Review A

      巻: 93 号: 3

    • DOI

      10.1103/physreva.93.033811

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Diabatic Mechanisms of Higher-Order Harmonic Generation in Solid-State Materials under High-Intensity Electric Fields2016

    • 著者名/発表者名
      T. Tamaya, A. Ishikawa, T. Ogawa, and K. Tanaka
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Lett.

      巻: 116 号: 1 ページ: 016601-016601

    • DOI

      10.1103/physrevlett.116.016601

    • NAID

      120005980893

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Theory of the lifetime of an exciton incoherently created below its resonance frequency by inelastic scattering2015

    • 著者名/発表者名
      M. Bamba, S. Wakaiki, H. Ichida, K. Mizoguchi, D. Kim, M. Nakayama, and Y. Kanematsu
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 91 号: 23

    • DOI

      10.1103/physrevb.91.235205

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Generating functional approach for spontaneous coherence in semiconductor electron-hole-photon systems2015

    • 著者名/発表者名
      Makoto Yamaguchi, Ryota Nii, Kenji Kamide, Tetsuo Ogawa, Yoshihisa Yamamoto
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 91 号: 11

    • DOI

      10.1103/physrevb.91.115129

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Cavity-Loss Induced Plateau in Coupled Cavity QED Array2014

    • 著者名/発表者名
      Tatsuro Yuge, Kenji Kamide, Makoto Yamaguchi, and Tetsuo Ogawa
    • 雑誌名

      Journal of Physical Society of Japan

      巻: 83 号: 12 ページ: 123001-123001

    • DOI

      10.7566/jpsj.83.123001

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Stability of polarizable materials against superradiant phase transition2014

    • 著者名/発表者名
      M. Bamba and T. Ogawa
    • 雑誌名

      Physical Review A

      巻: 90 号: 6

    • DOI

      10.1103/physreva.90.063825

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Phase transition and mode softening in superconducting circuit2018

    • 著者名/発表者名
      M. Bamba, K. Inomata, and Y. Nakamura
    • 学会等名
      DAQS2018, The 2nd CEMS International Symposium on Dynamics in Artificial Quantum Systems
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] マクロに異なる状態の重ね合せは量子アニーリングに現れるか?2017

    • 著者名/発表者名
      弓削達郎
    • 学会等名
      日本物理学会第72回年次大会
    • 発表場所
      大阪大学
    • 年月日
      2017-03-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 無限に広がる光場と局在する物質の重ね合わせ状態2017

    • 著者名/発表者名
      馬場基彰
    • 学会等名
      日本物理学会第72回年次大会
    • 発表場所
      大阪大学
    • 年月日
      2017-03-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 光と物質の超強結合が露わにする量子光学の未開拓領域2017

    • 著者名/発表者名
      馬場基彰
    • 学会等名
      日本物理学会第72回年次大会
    • 発表場所
      大阪大学
    • 年月日
      2017-03-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Coherent Phase Transition in Superconducting Circuit2017

    • 著者名/発表者名
      M. Bamba
    • 学会等名
      Light-Matter Interactions in Cavity & Circuit QED Systems in the Light of Quantum Technology - IWQD -
    • 発表場所
      NII, Tokyo, Japan
    • 年月日
      2017-03-06
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Coherent-incoherent phase transition of virtual photons in superconducting circuit2017

    • 著者名/発表者名
      M. Bamba
    • 学会等名
      Virtual photons in ultra-strongly coupled systems
    • 発表場所
      RIKEN, Wako, Japan
    • 年月日
      2017-01-23
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Quantum and thermal phase transitions in circuit QED system2017

    • 著者名/発表者名
      M. Bamba
    • 学会等名
      NQS2017, Novel Quantum States in Condensed Matter 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 光を照射しない光誘起相転移の探索2017

    • 著者名/発表者名
      馬場基彰
    • 学会等名
      物性研究所短期研究会 光で見る・操る電子物性科学の最前線:強相関,トポロジー,低次元,ダイナミクス
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 相転移する超伝導導波路での光子質量制御2017

    • 著者名/発表者名
      馬場基彰
    • 学会等名
      日本物理学会2017年秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 断熱量子計算におけるマクロに異なる状態の重ね合せ2017

    • 著者名/発表者名
      弓削達郎
    • 学会等名
      日本物理学会2017年秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 光放射系の非平衡ゆらぎの理論2017

    • 著者名/発表者名
      弓削達郎
    • 学会等名
      日本物理学会第73回年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Super-radiant phase transition in superconducting circuit in thermal equilibrium (Invited)2016

    • 著者名/発表者名
      M. Bamba
    • 学会等名
      International Workshop on Ultra-Strong Light-Matter Interactions: theory and applications to quantum information
    • 発表場所
      Bilbao, Spain
    • 年月日
      2016-09-19
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 放射光のエネルギーを仕事と熱に分解する2016

    • 著者名/発表者名
      弓削達郎,山口真,小川哲生
    • 学会等名
      日本物理学会2016年秋季大会
    • 発表場所
      金沢大学
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 非断熱領域におけるマルコフ型量子マスター方程式2016

    • 著者名/発表者名
      山口真,弓削達郎,小川哲生
    • 学会等名
      日本物理学会2016年秋季大会
    • 発表場所
      金沢大学
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 超放射相転移が起きる超伝導回路構造の提案2016

    • 著者名/発表者名
      馬場基彰, 猪股邦宏, 中村泰信
    • 学会等名
      日本物理学会2016年秋季大会
    • 発表場所
      金沢大学
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Unified picture of cooperative phenomena in semiconductor electron-hole-photon system2016

    • 著者名/発表者名
      M. Yamaguchi and T. Ogawa
    • 学会等名
      The 8th International Conference on Spontaneous Coherence in Excitonic Systems (ICSCE8)
    • 発表場所
      Edinburgh, UK
    • 年月日
      2016-04-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Remaining Possibility of Super-Radiant Phase Transition by Ultra-Strong Interaction2016

    • 著者名/発表者名
      M. Bamba, T. Ogawa, and N. Imoto
    • 学会等名
      17th International Conference on Physics of Light-Matter Coupling in Nanostructures
    • 発表場所
      東大寺総合文化センター
    • 年月日
      2016-03-28
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Maxwell境界条件は光子数の保存を求めない2016

    • 著者名/発表者名
      馬場基彰,井元信之
    • 学会等名
      日本物理学会第71回年次大会
    • 発表場所
      東北学院大学泉キャンパス
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 熱機関としてのレーザーのパワーと効率2016

    • 著者名/発表者名
      弓削達郎,小川哲生
    • 学会等名
      日本物理学会第71回年次大会
    • 発表場所
      東北学院大学泉キャンパス
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 超強結合による超放射相転移の可能性はどこに残されているのか?2015

    • 著者名/発表者名
      馬場基彰,小川哲生
    • 学会等名
      日本物理学会2015年秋季大会
    • 発表場所
      関西大学千里山キャンパス
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 固体の高次高調波発生に対する電子相関効果の理論2015

    • 著者名/発表者名
      玉谷知裕,石川陽,小川哲生,田中耕一郎
    • 学会等名
      日本物理学会2015年秋季大会
    • 発表場所
      関西大学千里山キャンパス
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 結合QED共振器系における非平衡プラトー2015

    • 著者名/発表者名
      弓削達郎,上出健仁,小川哲生
    • 学会等名
      日本物理学会2015年秋季大会
    • 発表場所
      関西大学千里山キャンパス
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 光と物質の超強結合下におけるレーザー ~電磁気学描像への回帰~2015

    • 著者名/発表者名
      馬場基彰,小川哲生
    • 学会等名
      第32回量子情報技術研究会 (QIT32)
    • 発表場所
      大阪大学豊中キャンパス基礎工学部国際棟シグマホール
    • 年月日
      2015-05-25
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Fermi端超蛍光と電子正孔BCS状態の関係性2015

    • 著者名/発表者名
      山口真,上出健仁,新居良太,小川哲生,山本喜久
    • 学会等名
      日本物理学会第70回年次大会
    • 発表場所
      早稲田大学早稲田キャンパス
    • 年月日
      2015-03-21
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Mechanism of high-order harmonic generation in semiconductors under strong electric field2014

    • 著者名/発表者名
      Tetsuo Ogawa, Tomohiro Tamaya, Koichiro Tanaka
    • 学会等名
      The 5th International Symposium on Teraheltz Nanosicence
    • 発表場所
      Martinique, France
    • 年月日
      2014-12-01 – 2014-12-05
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Lasing in ultrastrong light-matter coupling regime2014

    • 著者名/発表者名
      Motoaki Bamba, Tetsuo Ogawa
    • 学会等名
      International Workshop on Nonlinear Optics and Excitation Kinetics in Semiconductors
    • 発表場所
      Bremen, Germany
    • 年月日
      2014-09-22 – 2014-09-25
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 光と物質の超強結合による散逸の抑制と増進2014

    • 著者名/発表者名
      馬場基彰,小川哲生
    • 学会等名
      日本物理学会2014年秋季大会
    • 発表場所
      中部大学春日井キャンパス
    • 年月日
      2014-09-10
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 結合共振器QED列における非平衡定常状態の安定性解析2014

    • 著者名/発表者名
      弓削達郎,上出健仁,小川哲生
    • 学会等名
      日本物理学会2014年秋季大会
    • 発表場所
      中部大学春日井キャンパス
    • 年月日
      2014-09-08
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Equilibrium and nonequilibrium "condensations" in polariton many-body systems2014

    • 著者名/発表者名
      Tetsuo Ogawa, Makoto Yamaguchi
    • 学会等名
      5th International Conference on Photoinduced Phase Transitions and Cooperative Phenomena
    • 発表場所
      Bled, Slovenia
    • 年月日
      2014-06-08 – 2014-06-13
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Theory of BEC-BCS-LASER crossover in cavity-polariton systems2014

    • 著者名/発表者名
      Tetsuo Ogawa
    • 学会等名
      International Workshop on Quantum Phenomena in Photo-controlled Systems
    • 発表場所
      The University of Tokyo
    • 年月日
      2014-04-26
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Estimation of the A^2 term from the analysis of lasing in ultrastrong coupling regime2014

    • 著者名/発表者名
      Motoaki Bamba, Tetsuo Ogawa
    • 学会等名
      The 7th International Conference on Spontaneous Coherence in Excitonic Syetsms
    • 発表場所
      The Prince Hakone
    • 年月日
      2014-04-21 – 2014-04-25
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] BEC-BCS-Laser crossover theory in interacting electron-hole-photon systems2014

    • 著者名/発表者名
      Makoto Yamaguchi, Kenji Kamide, Ryota Nii, Tetsuo Ogawa, Yoshihisa Yamamoto
    • 学会等名
      The 7th International Conference on Spontaneous Coherence in Excitonic Syetsms
    • 発表場所
      The Prince Hakone
    • 年月日
      2014-04-21 – 2014-04-25
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Excitons and biexcitons in symmetric electron-hole bilayers2014

    • 著者名/発表者名
      Ryo Maezono, Pabio L. Rios, Tetsuo Ogawa, Richard J. Needs
    • 学会等名
      The 7th International Conference on Spontaneous Coherence in Excitonic Syetsms
    • 発表場所
      The Prince Hakone
    • 年月日
      2014-04-21 – 2014-04-25
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Exciton-polariton condensation in high excitation density regime2014

    • 著者名/発表者名
      Tomoyuki Horikiri, Makoto Yamaguchi, Kenji Kamide, Yasuhiro Matsuo, Andreas Loeffler, Sven Hoefling, Yutaka Shikano, Tetsuo Ogawa, Alfred Forchel, Yoshihisa Yamamoto
    • 学会等名
      The 7th International Conference on Spontaneous Coherence in Excitonic Syetsms
    • 発表場所
      The Prince Hakone
    • 年月日
      2014-04-21 – 2014-04-25
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] State freezing in nonequilibrium coupled cavity QED array2014

    • 著者名/発表者名
      Tatsuo Yuge, Kenji Kamide, Makoto Yamaguchi, Tetsuo Ogawa
    • 学会等名
      The 7th International Conference on Spontaneous Coherence in Excitonic Syetsms
    • 発表場所
      The Prince Hakone
    • 年月日
      2014-04-21 – 2014-04-25
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

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公開日: 2014-04-04   更新日: 2022-02-21  

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