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光とフォノンのハイブリッド量子システム

公募研究

研究領域ハイブリッド量子科学
研究課題/領域番号 18H04291
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
研究機関大阪大学

研究代表者

山本 俊  大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (10403130)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
21,190千円 (直接経費: 16,300千円、間接経費: 4,890千円)
2019年度: 11,180千円 (直接経費: 8,600千円、間接経費: 2,580千円)
2018年度: 10,010千円 (直接経費: 7,700千円、間接経費: 2,310千円)
キーワード量子エレクトロニクス / オプトメカニクス / 量子通信 / 量子情報 / 量子光学 / フォノン / 波長変換 / 量子ネットワーク / 微小共振器
研究実績の概要

ボトル型微小光共振器で可能となるフォノンモードの高周波化の研究を行い、30MHz-160MHzの機械振動モードの微小光共振器の作成方法を確立していた。一方、共振器の微小化により実現した1100MHz超の機械振動モードに関しては、数値シミュレーションでの解析により再現が難しい状況であったが、その方法も確立し、論文として取りまとめられる状況になった。これにより、さらなる高周波化による高性能化の検討も可能になった。さらにfQ積が6×10^12を超えるボトル型微小光共振器も実現し、室温での量子オプトメカニクスの可能性も示すことができた。また、昨年度から実施しているCs冷却原子とのハイブリッド量子システムを目指した共同研究に注力して研究を行った。Cs冷却原子の共鳴波長は852nmであり、この波長の単一光子とCs原子の内部状態の相互作用により光子と原子のエンタングルメントが生成される。他の物理系とのハイブリッド系のためには、この原子とエンタングルした光子の状態を壊すことなく波長を変換することが重要となる。特に通信波長帯(1540nm付近)への変換に注目して、このための量子波長変換器の構成として赤外の励起光により差周波発生を行い通信波長帯光子へ変換する実験を試みた。波長変換素子としては導波路型PPLNを用い変換効率を数10%程度となるシステムを組み上げ、動作確認を行った。これにより、Cs冷却原子と他の物理系とのハイブリッド系への道筋をつけた。

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (35件)

すべて 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 4件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (25件) (うち国際学会 13件、 招待講演 10件)

  • [国際共同研究] ペンシルベニア州立大学(米国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] クアズルナタル大学(南アフリカ)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] ペンシルベニア州立大学(米国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Quantum Information Processing with Superconducting Nanowire Single-Photon Detectors2019

    • 著者名/発表者名
      YAMAMOTO Takashi
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Electronics

      巻: E102.C 号: 3 ページ: 224-229

    • DOI

      10.1587/transele.2018SDI0002

    • NAID

      130007607069

    • ISSN
      0916-8524, 1745-1353
    • 年月日
      2019-03-01
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Frequency-Multiplexed Photon Pairs Over 1000 Modes from a Quadratic Nonlinear Optical Waveguide Resonator with a Singly Resonant Configuration2019

    • 著者名/発表者名
      Ikuta Rikizo、Tani Ryoya、Ishizaki Masahiro、Miki Shigehito、Yabuno Masahiro、Terai Hirotaka、Imoto Nobuyuki、Yamamoto Takashi
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 123 号: 19 ページ: 193603-193603

    • DOI

      10.1103/physrevlett.123.193603

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Timing Jitter Characterization of the SFQ Coincidence Circuit by Optically Time-Controlled Signals From SSPDs2019

    • 著者名/発表者名
      Miki Shigehito、Miyajima Shigeyuki、Yabuno Masahiro、Yamashita Taro、Yamamoto Takashi、Imoto Nobuyuki、Ikuta Rikizo、Kirkwood Robert A.、Hadfield Robert H.、Terai Hirotaka
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Applied Superconductivity

      巻: 29 号: 5 ページ: 1-4

    • DOI

      10.1109/tasc.2019.2906258

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Experimental time-reversed adaptive Bell measurement towards all-photonic quantum repeaters2019

    • 著者名/発表者名
      Hasegawa Yasushi、Ikuta Rikizo、Matsuda Nobuyuki、Tamaki Kiyoshi、Lo Hoi-Kwong、Yamamoto Takashi、Azuma Koji、Imoto Nobuyuki
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 10 号: 1 ページ: 378-378

    • DOI

      10.1038/s41467-018-08099-5

    • 関連する報告書
      2018 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] Long-Distance Single Photon Transmission from a Trapped Ion via Quantum Frequency Conversion2018

    • 著者名/発表者名
      Walker Thomas、Miyanishi Koichiro、Ikuta Rikizo、Takahashi Hiroki、Vartabi Kashanian Samir、Tsujimoto Yoshiaki、Hayasaka Kazuhiro、Yamamoto Takashi、Imoto Nobuyuki、Keller Matthias
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 120 号: 20 ページ: 203601-203601

    • DOI

      10.1103/physrevlett.120.203601

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] An opto-electro-mechanical system based on evanescently-coupled optical microbottle and electromechanical resonator2018

    • 著者名/発表者名
      M. Asano, R. Ohta, T. Yamamoto, H. Okamoto, and H. Yamaguchi
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 112 号: 20 ページ: 201103-201103

    • DOI

      10.1063/1.5022115

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Active control of a plasmonic metamaterial for quantum state engineering2018

    • 著者名/発表者名
      Uriri S. A.、Tashima T.、Zhang X.、Asano M.、Bechu M.、G?ney D. ?.、Yamamoto T.、?zdemir ?. K.、Wegener M.、Tame M. S.
    • 雑誌名

      Physical Review A

      巻: 97 号: 5 ページ: 053810-053810

    • DOI

      10.1103/physreva.97.053810

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] 量子インターネットとフォトニクス2020

    • 著者名/発表者名
      山本俊
    • 学会等名
      InterOpto 2020
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 光とフォノンのハイブリッド量子システム2020

    • 著者名/発表者名
      山本俊
    • 学会等名
      ハイブリッド量子科学第10回領域会議
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 原子-光子エンタングルメントの長寿命化のための研究2020

    • 著者名/発表者名
      石崎 理裕, 小林 俊輝, 生田 力三, 向井 哲哉, 井元 信之, 山本 俊
    • 学会等名
      ハイブリッド量子科学第10回領域会議
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Optomechanical properties in a microbottle resonator2019

    • 著者名/発表者名
      Takashi Yamamoto
    • 学会等名
      Progress In Electromagnetics Research Symposium PIERS 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Frequency-multiplexed singly-resonant photon pairs from quadratic nonlinear optical waveguide resonator2019

    • 著者名/発表者名
      Rikizo Ikuta, Ryoya Tani, Masahiro Ishizaki, Shigehito Miki, Masahiro Yabuno, Hirotaka Terai, Nobuyuki Imoto, Takashi Yamamoto
    • 学会等名
      Cleo/Europe-EQEC 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Experimental all-photonic quantum repeaters2019

    • 著者名/発表者名
      Takashi Yamamoto
    • 学会等名
      SPIE Optics + Photonics 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Polarization insensitive frequency conversion for a fiber-optic communication of an atom-photon entanglement2019

    • 著者名/発表者名
      Toshiki Kobayashi, Rikizo Ikuta, Tetsuo Kawakami, Shigehito Miki, Masahiro Yabuno, Taro Yamashita, Hirotaka Terai, Masato Koashi, Tetsuya Mukai, Takashi Yamamoto, Nobuyuki Imoto
    • 学会等名
      19th Asian Quantum Information Science Conference (AQIS 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Experimental time-reversed adaptive Bell measurement towards all-photonic quantum repeaters2019

    • 著者名/発表者名
      Rikizo Ikuta, Yasushi Hasegawa, Nobuyuki Matsuda, Kiyoshi Tamaki, Hoi-Kwong Lo, Takashi Yamamoto, Koji Azuma, Nobuyuki Imoto
    • 学会等名
      19th Asian Quantum Information Science Conference (AQIS 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Experimental time-reversed adaptive Bell measurement towards all-photonic quantum repeaters2019

    • 著者名/発表者名
      Rikizo Ikuta, Yasushi Hasegawa, Nobuyuki Matsuda, Kiyoshi Tamaki, Hoi-Kwong Lo, Takashi Yamamoto, Koji Azuma, Nobuyuki Imoto
    • 学会等名
      9th International Conference on Quantum Cryptography (QCrypt 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Quantum repeaters with photons2019

    • 著者名/発表者名
      Takashi Yamamoto
    • 学会等名
      Okinawa School in Physics 2019: Coherent Quantum Dynamics (CQD 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Frequency-multiplexed polarization-entangled photon pairs generated by cavity-enhanced spontaneous parametric down-conversion2019

    • 著者名/発表者名
      Tomohiro Yamazaki, Rikizo Ikuta, Toshiki Kobayashi, Shigehito Miki, Masahiro Yabuno, Hirotaka Terai, Nobuyuki Imoto, Takashi Yamamoto
    • 学会等名
      International School and Symposium on Nanoscale Transport and phoTonics 2019(ISNTT2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Frequency Multiplexing of Polarization-Entangled Photon Pairs without External Filtering2019

    • 著者名/発表者名
      Tomohiro Yamazaki, Rikizo Ikuta, Toshiki Kobayashi, Shigehito Miki, Masahiro Yabuno, Hirotaka Terai, Nobuyuki Imoto, Takashi Yamamoto
    • 学会等名
      International Symposium for Nano Science(ISNS2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Quantum Network with atoms and photons2019

    • 著者名/発表者名
      Takashi Yamamoto
    • 学会等名
      International Workshop for Young Researchers on the Future of Quantum Science and Technology (FQST2020)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Optomechanical properties in a microbottle resonator2019

    • 著者名/発表者名
      山田雅貴, 浅野元紀, 生田力三, S. K. Ozdemir, 井元信之, 山本俊
    • 学会等名
      ハイブリッド量子科学第9回領域会議
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 周波数多重化された偏光エンタングル光子対の生成2019

    • 著者名/発表者名
      山崎 友裕, 生田 力三, 小林 俊輝, 三木 茂人, 藪野 正裕, 寺井 弘高, 井元 信之, 山本 俊
    • 学会等名
      ハイブリッド量子科学第9回領域会議
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 量子ネットワークの効率化を実現する全光量子中継の実証2019

    • 著者名/発表者名
      山本俊
    • 学会等名
      ハイブリッド量子科学第9回領域会議
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 光による量子インターネットの進展2019

    • 著者名/発表者名
      山本俊
    • 学会等名
      第80回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Experimental all-photonic quantum repeater2019

    • 著者名/発表者名
      山本俊
    • 学会等名
      2019年 応用物理学会 量子情報グループ研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Quantum network with photons and diverse media2019

    • 著者名/発表者名
      Takashi Yamamoto
    • 学会等名
      International Workshop on Hybrid Quantum Systems
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Frequency comb generation by a PPLN waveguide resonator2019

    • 著者名/発表者名
      Rikizo Ikuta, Motoki Asano, Ryoya Tani, Takashi Yamamoto, Nobuyuki Imoto
    • 学会等名
      International Workshop on Hybrid Quantum Systems
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] PPLN導波路共振器による光周波数コム生成2019

    • 著者名/発表者名
      生田力三, 浅野元紀, 谷亮矢, 山本俊, 井元信之
    • 学会等名
      ハイブリッド量子科学第8回領域会議
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Quantum network with photons, atoms, and optomechanics2018

    • 著者名/発表者名
      Takashi Yamamoto
    • 学会等名
      France-Japan Bilateral Workshop on Hybrid Quantum Systems
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 光と量子ネットワーク2018

    • 著者名/発表者名
      山本俊
    • 学会等名
      第3回フォトニクス分科会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 光とフォノンのハイブリッド量子システム2018

    • 著者名/発表者名
      山本俊
    • 学会等名
      ハイブリッド量子科学第7回領域会議
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 偏光無依存型量子波長変換器による原子と通信波長光子間のエンタングルメント生成2018

    • 著者名/発表者名
      生田力三, 小林俊輝, 川上哲生, 三木茂人, 藪野正裕, 山下太郎, 寺井弘高, 小芦雅斗, 向井哲哉, 山本俊, 井元信之
    • 学会等名
      ハイブリッド量子科学第7回領域会議
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2021-01-27  

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