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2017 年度 実績報告書

ハイブリッドシステムにおける量子光学の新体制に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 17F15750
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

NORI FRANCO  国立研究開発法人理化学研究所, 創発物性科学研究センター, グループディレクター (50415262)

研究分担者 FRISK KOCKUM ANTON  国立研究開発法人理化学研究所, 創発物性科学研究センター, 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2017-07-26 – 2018-03-31
キーワードquantum circuits / quantum optics / giant atoms
研究実績の概要

In FY2017, I was a co-author of 9 published scientific articles, some of which where published in highly regarded journals like Physical Review X, Nature Communications, and Physical Review Letters (PRL). Another 3 articles were submitted (1 of them has since been published in PRL) and several more articles are in the works, including a large review on ultrastrong coupling between light and matter. I have given 7 talks and 2 poster presentation at international conferences, workshops, and seminars. See attached list for details.

My articles include several on the topic of ultrastrong light-matter coupling. Together with the group of professor Salvatore Savasta, we have shown how this regime allows analogs of nonlinear optics, many-body interactions among atoms, and observation of the dynamical Casimir effect at lower mechanical frequencies than previously thought, and introduces new subtleties for photon detection and virtual excitations.

I completed the most comprehensive review ever of quantum optics with superconducting quantum circuits; this has become highly cited. I also studied the physics of giant atoms, i.e., atoms coupled to photons at multiple points separated by a large distance (several wavelengths). I provided theory support for two experiments: the first ever demonstration of coupling between a superconducting qubit and a resonator for surface acoustic waves and a demonstration of amplification without population inversion in a driven superconducting qubit.

現在までの達成度 (段落)

29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

29年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (16件)

すべて 2018 2017

すべて 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 9件、 査読あり 9件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 5件)

  • [雑誌論文] Reflective Amplification without Population Inversion from a Strongly Driven Superconducting Qubit2018

    • 著者名/発表者名
      Ping Yi Wen, Anton Frisk Kockum, Hou Ian, Jeng-Chung Chen, Franco Nori, and Io-Chun Hoi
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Lett.

      巻: 120 ページ: 063603

    • DOI

      I:https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.120.063603

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Nonperturbative Dynamical Casimir Effect in Optomechanical Systems: Vacuum Casimir-Rabi Splittings2018

    • 著者名/発表者名
      Vincenzo Macri, Alessandro Ridolfo, Omar Di Stefano, Anton Frisk Kockum, Franco Nori, and Salvatore Savasta
    • 雑誌名

      Physical Review X

      巻: 011031 ページ: 011031

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevX.8.011031

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Giant acoustic atom: A single quantum system with a deterministic time delay2017

    • 著者名/発表者名
      Lingzhen Guo, Arne Grimsmo, Anton Frisk Kockum, Mikhail Pletyukhov, and Goran Johansson
    • 雑誌名

      Physical Review A

      巻: 95 ページ: 053821

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevA.95.053821

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Feynman-diagrams approach to the quantum Rabi model for ultrastrong cav- ity QED: stimulated emission and reabsorption of virtual particles dressing a physical excitation2017

    • 著者名/発表者名
      Omar Di Stefano, Roberto Stassi, Luigi Garziano, Anton Frisk Kockum, Salvatore Savasta, and Franco Nori
    • 雑誌名

      New Journal of Physics

      巻: 19 ページ: 053010

    • DOI

      https://doi.org/10.1088/1367-2630/aa6cd7

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Deterministic quantum nonlinear optics with single atoms and virtual photons2017

    • 著者名/発表者名
      Anton Frisk Kockum, Adam Miranowicz, Vincenzo Macri, Salvatore Savasta, and Franco Nori
    • 雑誌名

      Physical Review A

      巻: 95 ページ: 063849

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevA.95.063849

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Frequency conversion in ultrastrong cavity QED2017

    • 著者名/発表者名
      Anton Frisk Kockum, Vincenzo Macri, Luigi Garziano, Salvatore Savasta, and Franco Nori
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 7 ページ: 5313

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1038/s41598-017-04225-3

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Quantum nonlinear optics without photons2017

    • 著者名/発表者名
      Roberto Stassi, Vincenzo Macri, Anton Frisk Kockum, Omar Di Stefano, Adam Miranow- icz, Salvatore Savasta, and Franco Nori
    • 雑誌名

      Physical Review A

      巻: 96 ページ: 023818

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevA.96.023818

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Circuit quantum acoustodynamics with surface acoustic waves2017

    • 著者名/発表者名
      Riccardo Manenti, Anton Frisk Kockum, Andrew Patterson, Tanja Behrle, Joseph Ra- hamim, Giovanna Tancredi, Franco Nori, and Peter J. Leek
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 8 ページ: 975

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1038/s41467-017-01063-9

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Microwave photonics with superconducting quantum circuits2017

    • 著者名/発表者名
      Xiu Gu, Anton Frisk Kockum, Adam Miranowicz, Yu-xi Liu, and Franco Nori
    • 雑誌名

      Physics Reports

      巻: 718-719 ページ: 1-102

    • DOI

      https://doi.org/10.1016/j.physrep.2017.10.002

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] New regimes of quantum optics: giant atoms and ultrastrong coupling2018

    • 著者名/発表者名
      Anton Frisk Kockum
    • 学会等名
      Seminar, MIT, Boston, USA
    • 国際学会
  • [学会発表] Decoherence-free interaction between giant atoms in waveguide QED2018

    • 著者名/発表者名
      Anton Frisk Kockum
    • 学会等名
      APS March meeting, Los Angeles, USA
    • 国際学会
  • [学会発表] Nonperturbative dynamical Casimir effect in optomechanical systems: vacuum Casimir-Rabi splittings2018

    • 著者名/発表者名
      Anton Frisk Kockum
    • 学会等名
      APS March meeting, Los Angeles, USA
    • 国際学会
  • [学会発表] The fully quantized dynamical Casimir effect - vacuum Casimir-Rabi oscilla- tions in optomechanical systems2017

    • 著者名/発表者名
      Anton Frisk Kockum
    • 学会等名
      International School and Symposium on Nanoscale Transport and phoTonics, NTT, At- sugi, Japan
    • 国際学会
  • [学会発表] Exploring new regimes of quantum optics: giant atoms and ultrastrong cou- pling2017

    • 著者名/発表者名
      Anton Frisk Kockum
    • 学会等名
      RIKEN NCHU Workshop, Wako, Japan
  • [学会発表] Deterministic quantum nonlinear optics with single atoms and virtual photons2017

    • 著者名/発表者名
      Anton Frisk Kockum
    • 学会等名
      28th International Conference on Low Temperature Physics, Gothenburg, Sweden
    • 国際学会
  • [学会発表] The fully quantized dynamical Casimir effect - vacuum Casimir-Rabi oscilla- tions in optomechanical systems2017

    • 著者名/発表者名
      Anton Frisk Kockum
    • 学会等名
      Seminar, Chalmers University of Technology, Gothenburg, Sweden

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公開日: 2018-12-17  

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