ナノ光ファイバー端を用いた導波路量子電気力学の研究

• 研究課題/領域番号: 26707022
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 一部基金
• 研究分野: 原子・分子・量子エレクトロニクス
• 研究機関: 早稲田大学
• 研究代表者: 青木 隆朗 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (10343146)
• 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: 24,050千円 (直接経費: 18,500千円、間接経費: 5,550千円); 2016年度: 7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円); 2015年度: 8,580千円 (直接経費: 6,600千円、間接経費: 1,980千円); 2014年度: 8,450千円 (直接経費: 6,500千円、間接経費: 1,950千円)
• キーワード: 量子光学 / 量子エレクトロニクス

研究成果の概要

一般的な単一モード光ファイバーと断熱的に接続したサブ波長径ナノ光ファイバーと単一量子発光体との高効率な相互作用の実現を目指し、超低損失テーパーファイバーを開発した。さらに、それに基づいた新奇ナノファイバー共振器を開発するとともに、これをレーザー冷却単一原子と結合することでナノファイバー共振器と単一原子の強結合を実現した。また、これらの技術に基づく「導波路量子電気力学」の開拓を目指し、ダイヤモンドナノワイヤー結晶中の窒素空孔欠陥とナノ光ファイバーの高効率結合系の検証を行った。

研究成果

• [国際共同研究] University of Auckland(New Zealand)
• [国際共同研究] University of Auckland(New Zealand)
• [雑誌論文] Simple method for fabrication of diamond nanowires by inductively coupled plasma reactive ion etching (2017)
  • 著者名/発表者名: Kentaro Wakui, Yuya Yonezu, Takao Aoki, Masahiro Takeoka, and Kouichi Semba
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 56 号: 5 ページ: 058005-058005
  • DOI: 10.7567/jjap.56.058005
  • NAID: 210000147747
  • 査読あり
• [雑誌論文] Free-space optical channel estimation for physical layer security (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Endo, M. Fujiwara, M. Kitamura, T. Ito, M. Toyoshima, Y. Takayama, H. Takenaka, R. Shimizu, N. Laurenti, G. Vallone, P. Villoresi, T. Aoki, and M. Sasaki
  • 雑誌名: Opt. Express 巻: 24 号: 8 ページ: 8940-8940
  • DOI: 10.1364/oe.24.008940
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Strong Coupling between a Trapped Single Atom and an All-Fiber Cavity (2015)
  • 著者名/発表者名: Shinya Kato, and Takao Aoki
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 115 号: 9 ページ: 093603-093603
  • DOI: 10.1103/physrevlett.115.093603
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Ultra-low-loss tapered optical fibers with minimal lengths (2014)
  • 著者名/発表者名: Ryutaro Nagai and Takao Aoki
  • 雑誌名: Optics Express 巻: 22 号: 23 ページ: 28427-28436
  • DOI: 10.1364/oe.22.028427
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Microtoroidal cavity QED with fiber overcoupling and strong atom-field coupling: A single-atom quantum switch for coherent light fields (2014)
  • 著者名/発表者名: Scott Parkins and Takao Aoki
  • 雑誌名: Physical Review A 巻: 90 号: 5
  • DOI: 10.1103/physreva.90.053822
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] 回折格子型分光器を用いたサブピクセル分解能を持つ波長計III (2017)
  • 著者名/発表者名: 楠崎晃司, 青木隆朗
  • 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 豊中キャンパス
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] 真空下でのトロイド型微小光共振器の作製と評価II (2017)
  • 著者名/発表者名: 平林裕貴, 島田皓平, 牛見聡仁, 稲田賢, 青木隆朗
  • 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 豊中キャンパス
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] Cavity QED with a Trapped Single Atom and an all-fiber cavity (2017)
  • 著者名/発表者名: Takao Aoki
  • 学会等名: Interdisciplinary Workshop on Quantum Device (IWQD2017)
  • 発表場所: 国立情報学研究所
  • 年月日: 2017-03-06
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 量子ネットワークのための全光ファイバー共振器QED系 (2016)
  • 著者名/発表者名: 青木隆朗
  • 学会等名: 量子エレクトロニクス研究会
  • 発表場所: 上智大学軽井沢セミナーハウス
  • 年月日: 2016-12-08
  • 招待講演
• [学会発表] トロイド型微小光共振器を用いた微弱光による相互位相変調 (2016)
  • 著者名/発表者名: 平林裕貴, 牛見聡仁, 稲田賢, 島田皓平, 吉田哲也, 青木隆朗
  • 学会等名: 日本物理学会2016年秋季大会
  • 発表場所: 金沢大学 角間キャンパス
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] ナノ光ファイバーとダイヤモンドナノワイヤの高効率結合系 (2016)
  • 著者名/発表者名: 米津佑哉, 和久井健太郎, 仙場浩一, 青木隆朗
  • 学会等名: 日本物理学会2016年秋季大会
  • 発表場所: 金沢大学 角間キャンパス
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] All-fiber cavity QED system for quantum networks (2016)
  • 著者名/発表者名: Takao Aoki
  • 学会等名: CEMS Topical Meeting on Cold Atoms
  • 発表場所: 理化学研究所
  • 年月日: 2016-06-10
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 反応性イオンエッチングによるダイヤモンドナノワイヤの作製 (2016)
  • 著者名/発表者名: 和久井健太郎、米津佑哉、青木隆朗、仙場浩一
  • 学会等名: 量子情報技術研究会
  • 発表場所: 高知工科大学
  • 年月日: 2016-05-30
• [学会発表] ナノ光ファイバーとダイヤモンドナノワイヤの高効率結合系 (2016)
  • 著者名/発表者名: 米津佑哉、和久井健太郎、青木隆朗、仙場浩一
  • 学会等名: 量子情報技術研究会
  • 発表場所: 高知工科大学
  • 年月日: 2016-05-30
• [学会発表] 超低損失ナノファイバーを介したレーザー冷却原子の非線形光学応答 (2016)
  • 著者名/発表者名: 千賀功平、松橋悠汰、加藤真也、青木隆朗
  • 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
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] An all-fiber cavity QED system with a nanofiber and a trapped atom (2016)
  • 著者名/発表者名: Takao Aoki
  • 学会等名: International Symposium on Dynamics in Artificial Quantum Systems
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2016-01-12
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Cavity QED with a trapped single atom and an all-fiber cavity (2015)
  • 著者名/発表者名: Takao Aoki
  • 学会等名: The 4th International Workshop on Microcavities and Their Applications (WOMA2015)
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2015-12-01
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] トラップされた単一Cs原子とナノファイバー光共振器の強結合の実現 (2015)
  • 著者名/発表者名: 加藤真也、青木隆朗
  • 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
• [学会発表] 回折格子型分光器を用いたサブピクセル分解能を持つ波長計II (2015)
  • 著者名/発表者名: 楠崎晃司、青木隆朗
  • 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
• [学会発表] Tapered optical fibers with optimal shapes for quantum optics experiments (2015)
  • 著者名/発表者名: Takao Aoki
  • 学会等名: Optical Nanofiber Applications (ONNA2015)
  • 発表場所: 沖縄科学技術大学院大学
  • 年月日: 2015-05-25
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] ナノファイバー端を用いた集光デバイスIII (2015)
  • 著者名/発表者名: 長南翔，青木隆朗
  • 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
  • 年月日: 2015-03-24
• [学会発表] 真空下でのトロイド型微小光共振器の作製と評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 齋藤新悟，青木隆朗
  • 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
  • 年月日: 2015-03-24
• [学会発表] 2枚のバンドパスフィルターを用いた外部共振器型半導体レーザー (2015)
  • 著者名/発表者名: 村田紘子，青木隆朗
  • 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
  • 年月日: 2015-03-22
• [学会発表] 回折格子型分光器を用いたサブピクセル分解能を持つ波長計 (2015)
  • 著者名/発表者名: 楠崎晃司，青木隆朗
  • 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
  • 年月日: 2015-03-22
• [学会発表] 断熱条件を満たすテーパーファイバーII (2014)
  • 著者名/発表者名: 永井隆太郎，青木隆朗
  • 学会等名: 日本物理学会2014年秋季大会
  • 発表場所: 中部大学
  • 年月日: 2014-09-09
• [産業財産権] テーパ光ファイバの製造方法 (2015)
  • 発明者名: 青木隆朗、永井隆太郎
  • 権利者名: 早稲田大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2015-032026
  • 出願年月日: 2015-02-20