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本研究の目的は、冷却原子で実現された常磁性スピン集団やナノメカニクスと光やマイクロ波等の電磁波との相互作用の研究を有機的・建設的に融合し、磁気秩序を持った強磁性スピン系を用いてマイクロ波－光変換を実現することである。将来的には、この変換機構を希釈冷凍機内の極低温下で動作する超伝導量子ビットと通信班長帯の光との間の量子的なインターフェイスとして活用することを念頭に置いている。
強磁性体内に励起される強磁性静磁波モードと光とは、ファラデー効果と介したパラメトリック過程（スピンラマン過程）で非共鳴に結合させる。一方、マイクロ波とは、マイクロ波空洞共振器内の磁場の最大点に強磁性体を設置することで、磁気双極子相互作用により強磁性静磁波モードと共鳴的に結合する。
H27年度は、マイクロ波－光間で双方向的なコヒーレント変換を強磁性体であるイッテリウム鉄ガーネット(YIG)の球状試料を介して実証し、その変換効率が強磁性静磁波モードと光の間の結合の弱さで律速されていることを見出した。H28年度は、その増強を目指し、強磁性体球自体を光のウィスパリングギャラリーモード共振器として利用した「共振器オプトマグノニクス」の研究を実施した。H29年度は、共振器オプトマグノニクス系において、光のウィスパリングギャラリーモードと磁化振動としての静磁波モードの双方が持つ軌道角運動量が、光のブリルアン散乱過程で２者の間で交換することを見出した。この新しい軌道角運動量の保存則のために、球状試料内を周回する光の進行方向によって大きくブリルアン散乱の強度が変わる非相反性として実験的にあらわにあることを発見した。
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