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らせん電子波と量子測定理論

研究課題

研究課題/領域番号 26400417
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 原子・分子・量子エレクトロニクス
研究機関名古屋大学

研究代表者

谷村 省吾  名古屋大学, 情報学研究科, 教授 (90273482)

研究分担者 齋藤 晃  名古屋大学, 未来材料・システム研究所, 教授 (50292280)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2016年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2015年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2014年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワード不確定性関係 / 相補性 / 軌道角運動量 / フォーク型回折格子 / らせん電子波 / 電子線ホログラフィー / スピン偏極電子 / 時間とエネルギーの不確定性関係 / 圏論 / トポス / 量子基礎論 / ベッセルビーム / スピン偏極 / 電子ビーム / コヒーレンス
研究成果の概要

角度と軌道角運動量の不確定性関係を数学的に定式化した。この関係を、一般の秩序変数と保存量の不確定性関係にも拡張した。粒子と波動の相補性に顕れる不確定性関係の正体を問う問題を立て、相補性の背後にあるのは、ケナード・ロバートソン型の不確定性関係であることを明らかにした。マイケルソン型の干渉計を改造した装置で実験をすれば、この理論が検証できることを示した。
電子ビームを微細な環状スリットに照射することにより電子の波動関数のコヒーレンスを保って平面波からベッセル関数の形に変換することに成功した。らせん電子波を金の超微粒子に照射し、回折像を得た。スピン偏極したコヒーレントな電子ビームの生成に成功した。

報告書

(4件)
  • 2016 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2015 実施状況報告書
  • 2014 実施状況報告書
  • 研究成果

    (50件)

すべて 2017 2016 2015 2014

すべて 雑誌論文 (21件) (うち国際共著 6件、 査読あり 13件、 オープンアクセス 8件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (28件) (うち国際学会 3件、 招待講演 11件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] 幾何学から物理学へ 第4回:枠・枠変換と関手・自然変換2017

    • 著者名/発表者名
      谷村省吾
    • 雑誌名

      数理科学

      巻: 55, No. 643 ページ: 63-70

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] 幾何学から物理学へ 第5回:テンソル積の普遍性2017

    • 著者名/発表者名
      谷村省吾
    • 雑誌名

      数理科学

      巻: 55, No. 644 ページ: 76-83

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] 幾何学から物理学へ―物理を圏論・微分幾何の言葉で語ろう 第1回:集合と写像2016

    • 著者名/発表者名
      谷村省吾
    • 雑誌名

      数理科学

      巻: 54, No. 638 ページ: 59-66

    • NAID

      40020880544

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] 幾何学から物理学へ 第2回:ベクトル空間と双対空間2016

    • 著者名/発表者名
      谷村省吾
    • 雑誌名

      数理科学

      巻: 54, No. 640 ページ: 61-68

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] 幾何学から物理学へ 第3回:ベクトル空間の枠と変換則2016

    • 著者名/発表者名
      谷村省吾
    • 雑誌名

      数理科学

      巻: 54, No. 641 ページ: 68-75

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] Generation of Electron Bessel Beams with Nondiffractive Spreading by a Nanofabricated Annular Slit2016

    • 著者名/発表者名
      K. Saitoh, K, Hirakawa, H, Nambu, N, Tanaka and M, Uchida
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 85 号: 4 ページ: 043501-043501

    • DOI

      10.7566/jpsj.85.043501

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書 2015 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Electron Diffractive Imaging using Fork-Shaped Grating Masks2016

    • 著者名/発表者名
      H. Nambu, K. Saitoh and M. Uchida
    • 雑誌名

      AMTC Letters

      巻: 5 ページ: 248-249

    • DOI

      10.1002/9783527808465.emc2016.6060

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The Boersch effect in a picosecond pulsed electron beam emitted from a semiconductor photocathode2016

    • 著者名/発表者名
      Makoto Kuwahara, Yoshito Nambo, Kota Aoki, Kensuke Sameshima, Xiuguang Jin, Toru Ujihara, Hidefumi Asano, Koh Saitoh, Yoshikazu Takeda, and Nobuo Tanaka
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 109 号: 1 ページ: 013108-013108

    • DOI

      10.1063/1.4955457

    • 関連する報告書
      2016 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] 軌道角運動量をもつ電子ビーム2016

    • 著者名/発表者名
      齋藤晃、内田正哉
    • 雑誌名

      日本結晶学会誌

      巻: 58 ページ: 79-84

    • NAID

      130005148681

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] スピン偏極パルスTEM における超高速時間分解能とそのビーム品質2016

    • 著者名/発表者名
      桑原真人、宇治原徹、浅野秀文、齋藤晃、田中信夫
    • 雑誌名

      顕微鏡

      巻: 50 ページ: 151-155

    • NAID

      130007701778

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] メイドインジャパン物理用語:小澤の不等式2016

    • 著者名/発表者名
      谷村省吾
    • 雑誌名

      パリティ

      巻: 31 ページ: 41-41

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [雑誌論文] スピン偏極パルスTEMにおける超高速時間分解能とそのビーム品質2016

    • 著者名/発表者名
      桑原真人,宇治原徹,浅野秀文,齋藤晃,田中信夫
    • 雑誌名

      顕微鏡

      巻: 50 ページ: 151-155

    • NAID

      130007701778

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Complementarity and the nature of uncertainty relations in Einstein-Bohr recoiling slit experiment2015

    • 著者名/発表者名
      Shogo Tanimura
    • 雑誌名

      Quanta

      巻: 4 ページ: 1-9

    • DOI

      10.12743/quanta.v4i1.35

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Uncertainty relation between angle and orbital angular momentum: interference effect in electron vortex beams2015

    • 著者名/発表者名
      Shogo Tanimura
    • 雑誌名

      Nanosystems: Physics, Chemistry, Mathematics

      巻: 6 ページ: 205-212

    • DOI

      10.17586/2220-8054-2015-6-2-205-212

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 角度と軌道角運動量の不確定性関係とその一般化2015

    • 著者名/発表者名
      谷村省吾
    • 雑誌名

      数理解析研究所講究録

      巻: 1953 ページ: 26-39

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Determination of three-dimensional strain state in crystals using self-interfered split HOLZ lines2015

    • 著者名/発表者名
      R. Herring, M. Norouzpour, K. Saitoh, N. Tanaka, T. Tanji
    • 雑誌名

      Ultramicroscopy

      巻: 156 ページ: 37-40

    • DOI

      10.1016/j.ultramic.2015.04.013

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 量子力学ー歴史・骨子・展開,そして基礎付け2015

    • 著者名/発表者名
      谷村省吾
    • 雑誌名

      数理科学

      巻: 53 ページ: 26-32

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Coherence of a spin-polarized electron beam emitted from a semiconductor photocathode in a transmission electron microscope2014

    • 著者名/発表者名
      M. Kuwahara, S. Kusunoki, Y. Nambo, K. Saitoh, X. G. Jin, T. Ujihara, H. Asano, Y. Takeda, N. Tanaka
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 105 号: 19 ページ: 193101-193101

    • DOI

      10.1063/1.4901745

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The photon detection operator and complementarity between an electric detector and a magnetic detector2014

    • 著者名/発表者名
      Shogo Tanimura
    • 雑誌名

      Physica Scripta

      巻: T160 ページ: 0140391-4

    • DOI

      10.1088/0031-8949/2014/t160/014039

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nano-second Time-Resolved Measurement in Spin-Polarized Pulse TEM2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Nambo, M. Kuwahara, S. Kusunoki, K. Sameshima, K. Saitoh, T. Ujihara, H. Asano, Y. Takeda, N. Tanaka
    • 雑誌名

      AMTC Letters

      巻: 4 ページ: 256-256

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spatial and temporal coherence in spin-polarized transmission electron microscopy2014

    • 著者名/発表者名
      M, Kuwahara, S. Kusunoki, Y. Nambo, K. Sameshima, K. Saitoh, T. Ujihara, H. Asano, Y. Takeda, N. Tanaka
    • 雑誌名

      AMTC Letters

      巻: 4 ページ: 262-262

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 物理学者のための圏論入門2017

    • 著者名/発表者名
      谷村省吾
    • 学会等名
      「量子と古典の物理と幾何」研究会
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 年月日
      2017-02-11
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 量子論とトポス2017

    • 著者名/発表者名
      谷村省吾
    • 学会等名
      第6回QUATUO研究会
    • 発表場所
      高知工科大学 永国寺キャンパス
    • 年月日
      2017-01-08
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 物理学における時間―力学・熱力学・相対論・量子論の時間2016

    • 著者名/発表者名
      谷村省吾
    • 学会等名
      シンポジウム「現在という謎~時間の空間化とその批判」
    • 発表場所
      立正大学品川キャンパス
    • 年月日
      2016-12-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 測定時間とエネルギーゆらぎとSignal-Noise比のトレードオフ関係2016

    • 著者名/発表者名
      明戸宣弥,谷村省吾
    • 学会等名
      量子情報技術研究会(QIT35)
    • 発表場所
      高エネルギー加速器研究機構
    • 年月日
      2016-11-24
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 測定時間とエネルギーゆらぎと Signal-Noise比のトレードオフ関係2016

    • 著者名/発表者名
      明戸宣弥,谷村省吾
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 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] 半導体光陰極を用いた次世代等価電子顕微鏡の開発2016

    • 著者名/発表者名
      桑原真人,青木幸太,鈴木潤士,宇治原徹,浅野秀文,齋藤晃,田中信夫
    • 学会等名
      日本物理学会秋季大会
    • 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] 不確定性関係の厳密化と多様化2016

    • 著者名/発表者名
      谷村省吾
    • 学会等名
      「量子と古典の物理と幾何学」研究会
    • 発表場所
      福井県坂井市
    • 年月日
      2016-04-29
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 2015年の「ベル不等式の破れの検証実験」について2016

    • 著者名/発表者名
      谷村省吾
    • 学会等名
      研究会「QMKEK6:量子論の諸問題と今後の発展」
    • 発表場所
      高エネルギー加速器研究機構
    • 年月日
      2016-02-17
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 局在化と不確定性関係:光子をめぐる古くて長い問題2016

    • 著者名/発表者名
      谷村省吾
    • 学会等名
      強光子場科学研究懇談会
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 年月日
      2016-01-28
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 相対論的量子測定理論はどのようなものであるべきか2016

    • 著者名/発表者名
      谷村省吾
    • 学会等名
      第5回QUATUO研究会
    • 発表場所
      高知工科大学
    • 年月日
      2016-01-10
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 物理学者のための圏論入門2016

    • 著者名/発表者名
      谷村省吾
    • 学会等名
      第5回量子基礎論懇話会
    • 発表場所
      東京,情報システム研究機構
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 分子動態解析―多粒子力学系と接続の幾何学2015

    • 著者名/発表者名
      谷村省吾
    • 学会等名
      研究会「生命ダイナミクスの数理とその応用:理論からのさらなる深化」
    • 発表場所
      東京大学大学院数理科学研究科
    • 年月日
      2015-12-09
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Time-resolved LVTEM using spin-polarized electron beam2015

    • 著者名/発表者名
      M. Kuwahara, K. Aoki, K. Sameshima, T. Ujihara, K. Saitoh and N. Tanaka
    • 学会等名
      Young Scientists Satellite Meeting in The 2nd East-Asia Microscopy Conference
    • 発表場所
      日本
    • 年月日
      2015-11-28
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Diffractive Imaging of a Two-fold Astigmatism of a Magnetic Lens Using Forked Grating Masks2015

    • 著者名/発表者名
      H. Nambu, K. Saitoh, N. Tanaka, and M.Uchida
    • 学会等名
      International Symposium on EcoTopia Science
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 年月日
      2015-11-27
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 時間とエネルギーの不確定性関係再論:ハミルトニアンはobservableか?2015

    • 著者名/発表者名
      谷村省吾
    • 学会等名
      第2回量子基礎論懇話会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2015-10-10
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 軌道角運動量を持った電子波を利用した電子顕微鏡2015

    • 著者名/発表者名
      齋藤晃
    • 学会等名
      日本物理学会2015年秋季大会
    • 発表場所
      関西大学
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 電子らせん波を学ぶ2015

    • 著者名/発表者名
      齋藤晃
    • 学会等名
      第31回分析電子顕微鏡討論会
    • 発表場所
      幕張メッセ国際会議場
    • 年月日
      2015-09-01
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Propagation Properties of Electron Vortex Beams2015

    • 著者名/発表者名
      K. Saitoh, H. Nambu, N. Tanaka
    • 学会等名
      Microscopy and Microanalysis 2015 Meeting
    • 発表場所
      Portland, USA
    • 年月日
      2015-08-02
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 量子測定理論の数学的定式化・量子論と確率の諸解釈2015

    • 著者名/発表者名
      谷村省吾
    • 学会等名
      統計数理研究所研究集会「科学における確率」
    • 発表場所
      統計数理研究所研究
    • 年月日
      2015-07-06
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 電子らせん波の物理現象2015

    • 著者名/発表者名
      齋藤晃、内田正哉
    • 学会等名
      日本顕微鏡学会第71回学術講演会
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      2015-05-13
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] フォーク型回折格子をもちいたフーリエ反復位相回復2015

    • 著者名/発表者名
      南部裕紀、齋藤晃、田中信夫
    • 学会等名
      日本顕微鏡学会
    • 発表場所
      国立京都国際会館
    • 年月日
      2015-05-13
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] ハミルトン力学の幾何学的定式化と幾何学的量子化・変形量子化2015

    • 著者名/発表者名
      谷村省吾
    • 学会等名
      研究会「量子と古典の物理と幾何学」
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 年月日
      2015-04-24
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 多自由度系のウィグナー関数とホップ写像:応用例として偏光のストークス変数に対する擬確率分布2015

    • 著者名/発表者名
      谷村省吾、渡辺圭亮
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      早稲田大学
    • 年月日
      2015-03-21 – 2015-03-24
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 回折顕微法による電子らせん波の位相回復および磁場イメージング2015

    • 著者名/発表者名
      南部裕紀, 齋藤晃, 田中信夫, 内田正哉
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      早稲田大学
    • 年月日
      2015-03-21 – 2015-03-24
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 角度と軌道角運動量の不確定性関係とその一般化2014

    • 著者名/発表者名
      谷村省吾
    • 学会等名
      量子系の統計的推測とその幾何学的構造
    • 発表場所
      数理解析研究所
    • 年月日
      2014-11-10 – 2014-11-12
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Uncertainty relation between angle and orbital angular momentum: interference effect in electron vortex beams2014

    • 著者名/発表者名
      Shogo Tanimura
    • 学会等名
      Wave Dynamics in Low-dimensional Branched Structures
    • 発表場所
      Tashkent, Uzbekistan
    • 年月日
      2014-09-23 – 2014-09-24
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 角度・軌道角運動量の不確定性関係とらせん電子波干渉2014

    • 著者名/発表者名
      谷村省吾、渡辺圭亮
    • 学会等名
      第30回量子情報技術研究会 (QIT30)
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 年月日
      2014-05-12 – 2014-05-13
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 電子ボルテックスビームの生成および伝播2014

    • 著者名/発表者名
      齋藤晃、長谷川裕也、平川和馬、田中信夫、内田正哉
    • 学会等名
      日本顕微鏡学会 第70回学術講演会
    • 発表場所
      幕張メッセ国際会議場
    • 年月日
      2014-05-11 – 2014-05-13
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [図書] 量子の逆説2014

    • 著者名/発表者名
      細谷暁夫(編著)、谷村省吾(著)
    • 総ページ数
      144
    • 出版者
      日経サイエンス社
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書

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公開日: 2014-04-04   更新日: 2018-03-22  

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