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Λ型三準位系における決定論的ラマン遷移の実現とその応用

公募研究

研究領域半導体における動的相関電子系の光科学
研究課題/領域番号 23104710
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
審査区分 理工系
研究機関東京医科歯科大学

研究代表者

越野 和樹  東京医科歯科大学, 教養部, 准教授 (90332311)

研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2013-03-31
研究課題ステータス 完了 (2012年度)
配分額 *注記
2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2012年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2011年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
キーワード量子光工学 / 量子コンピュータ / 量子ドット / 量子光学 / A型量子系 / 一次元系 / 輻射緩和 / 位相緩和 / 量子干渉
研究実績の概要

一次元光子場と量子発光体とが強く結合した「一次元量子光学系」においては,入射光と発光体からの輻射との破壊的干渉のために入射光子が極めて効率よく発光体と相互作用し,自由空間中では不可能な新奇光学現象が可能となる.特に,発光体がΛ型あるいはΔ型の三準位系であり(ⅰ)励起状態からの二つの崩壊レートが等しい(ⅱ)励起状態からの輻射が完全に一次元場に放出される,という条件を満たす場合には,単一光子の入射により決定論的に発光体の量子状態をスイッチすることが可能となり,量子メモリや光子検出器への応用が期待される.本研究では,上述の二条件を満足する一次元量子光学系を実装する方法を理論提案し,実験グループとの共同研究によりその光学応答を解析した.超伝導磁束量子ビットと伝送線共振器とが分散領域で強く結合した系において,超伝導ビットを外部マイクロ波でドライブすると,適当なドライブ周波数においてこの結合系が輻射崩壊レートを自在に制御可能な単一量子発光体として動作し,条件(ⅰ)を満足しうることを理論的に明らかにした.またこの系の微弱マイクロ波に対する線形応答を解析し,反射波のコヒーレント振幅が完全に消滅すること,入射波がほぼ完全に下方変換されることなどを理論的に示し,実験でも確認することができた.

現在までの達成度 (段落)

24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

24年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2012 実績報告書
  • 2011 実績報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2013 2012 2011

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (9件)

  • [雑誌論文] Properties of a single photon generated by a solid-state emitter: Effects of pure dephasing2013

    • 著者名/発表者名
      E. Iyoda, et al.
    • 雑誌名

      J. Phys. Soc. Jpn.

      巻: 82 号: 1 ページ: 014301-014301

    • DOI

      10.7566/jpsj.82.014301

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Control of the radiative level shift and linewidth of a superconducting artificial atom through a variable boundary condition2012

    • 著者名/発表者名
      K. Koshino
    • 雑誌名

      New J. Phys.

      巻: 14 号: 4 ページ: 043005-043005

    • DOI

      10.1088/1367-2630/14/4/043005

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Entangling homogeneously broadened matter qubits in the weak-coupling cavity-QED regime2012

    • 著者名/発表者名
      K. Koshino and Y. Matsuzaki
    • 雑誌名

      Phys. Rev. A

      巻: 86 号: 2

    • DOI

      10.1103/physreva.86.020305

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Theory of resonance fluorescence from a solid-state cavity QED system : Effects of pure dephasing2011

    • 著者名/発表者名
      K.Koshino
    • 雑誌名

      Phys.Rev.A

      巻: 84 号: 3

    • DOI

      10.1103/physreva.84.033824

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 超伝導回路QEDにおけるΔ型三準位系の量子光学応答(理論)2013

    • 著者名/発表者名
      越野和樹
    • 学会等名
      日本物理学会第68回年次大会
    • 発表場所
      広島大学
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 超伝導回路QEDにおけるΔ型三準位系の量子光学応答(実験)2013

    • 著者名/発表者名
      猪股邦宏
    • 学会等名
      日本物理学会第68回年次大会
    • 発表場所
      広島大学
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] トランズモン型超伝導量子ビットの量子光学応答:三準位着衣状態の観測(実験)2012

    • 著者名/発表者名
      中村泰信, 寺井弘高, 猪股邦宏, 山本剛, 丘偉, 王鎮, 越野和樹
    • 学会等名
      日本物理学会第67回年次大会
    • 発表場所
      関西学院大学
    • 年月日
      2012-03-26
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] トランズモン型超伝導量子ビットの量子光学応答:三準位着衣状態の観測(理論)2012

    • 著者名/発表者名
      越野和樹, 中村泰信
    • 学会等名
      日本物理学会第67回年次大会
    • 発表場所
      関西学院大学
    • 年月日
      2012-03-26
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Entangling homogeneously broadened matter qubits in weak-coupling cavity QED regime2012

    • 著者名/発表者名
      越野和樹
    • 学会等名
      APCWQIS2012
    • 発表場所
      Putrajaya,Malaysia
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Entangling homogeneously broadened matter qubits in weak-coupling cavity QED regime2012

    • 著者名/発表者名
      越野和樹
    • 学会等名
      日本物理学会2012年秋季大会
    • 発表場所
      横浜国立大学
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] A型三準位系を用いた決定論的光子量子ゲート理論2011

    • 著者名/発表者名
      越野和樹
    • 学会等名
      日本物理学会2011年秋季大会
    • 発表場所
      富山大学
    • 年月日
      2011-09-22
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 固体発光素子からの単一光子の諸性質:位相緩和の効果2011

    • 著者名/発表者名
      伊與田英輝, 加藤岳生, 越野和樹
    • 学会等名
      日本物理学会2011年秋季大会
    • 発表場所
      富山大学
    • 年月日
      2011-09-21
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 固体共振器QED系の共鳴蛍光理論:位相緩和の効果2011

    • 著者名/発表者名
      越野和樹
    • 学会等名
      日本物理学会2011年秋季大会
    • 発表場所
      富山大学
    • 年月日
      2011-09-21
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書

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公開日: 2011-04-06   更新日: 2018-03-28  

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