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2019 年度 実績報告書

量子ナノデバイスの高効率化へ向けた非熱浴的フォノン状態の量子制御

研究課題

研究課題/領域番号 17K06379
研究機関山梨大学

研究代表者

石川 陽  山梨大学, 大学院総合研究部, 准教授 (10508807)

研究分担者 小林 潔  山梨大学, 大学院総合研究部, 教授 (30397038) [辞退]
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワード励起エネルギー移動 / 非マルコフダイナミクス / フォノン制御 / コヒーレントフォノン / 非平衡開放系
研究実績の概要

本研究では、量子ナノデバイスの動作効率向上を実現するために、非熱浴的フォノン環境の制御手法を理論的に提案することを目的としている。前年度までの研究で、ナノ構造間の励起エネルギー移動に対する非熱浴的フォノン効果と、その効果の測定過程に対する依存性が明らかになり、非熱浴的フォノン効果によって制御される量子ナノデバイスの基本モデルの設定まで完了した。
最終年度は、その基本モデルをもとにして、具体的に光近接場を介した量子ナノデバイスを想定し、非マルコフ的励起移動ダイナミクスが近接場光プローブによる測定過程によってどのように変調するのかを明らかにした。その際、非マルコフ性を表す指標を新しく定義し、量子ナノデバイスの非マルコフ的動作効率に対する非熱浴的フォノン効果を議論した。その結果を応用し、励起エネルギー伝達を制御する量子ナノデバイスを提案することができた。さらに、本研究の基盤となる基本概念の構築を目指し、量子熱力学と呼ばれる基礎理論に関して新しい知見を得ることができた。最終的に、励起エネルギー伝達を行う量子ナノデバイスにおいて、単一フォノン量子状態の寄与が増強されるための基本的課題を明らかにすることができた。
研究期間全体を通して、非熱浴的フォノン環境の量子状態制御による量子ナノデバイスの動作効率向上を実現するための重要な知見を多数得ることができた。さらに、本研究から派生した階層的環境による量子緩和ダイナミクス、超蛍光における量子的同期現象の理論、量子熱力学の構築などの研究課題に対しても一定の成果をあげることができた。

  • 研究成果

    (20件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (17件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Generation processes of superfluorescence of biexcitons in CuCl quantum dots by one- and two-photon resonant excitation2019

    • 著者名/発表者名
      K. Kawamura, T. Yoshida, M. Nasu, J. Ishihara, A. Ishikawa, and K. Miyajima
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Conference Series

      巻: 1220 ページ: 012020/1-4,

    • DOI

      https://doi.org/10.1088/1742-6596/1220/1/012020

    • 査読あり
  • [学会発表] 内因性量子熱力学に基づく量子ナノ系の散逸緩和理論2020

    • 著者名/発表者名
      森下天平, 石川陽, 小林潔
    • 学会等名
      第67回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] 近接場分光によるInGaN量子井戸におけるキャリア輸送現象の解明(Ⅱ)2020

    • 著者名/発表者名
      櫻井杏梨, 岩本亘平, 石川陽, 堀裕和, 小林潔, 岸野克巳, 酒井優
    • 学会等名
      第67回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] 光近接場を介した二準位系間励起移動ダイナミクスにおけるnon-Markov的効果の理論的解明2020

    • 著者名/発表者名
      矢崎智昌, 石川陽, 小林潔
    • 学会等名
      第67回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] 階層的環境と結合した非平衡開放系の量子散逸ダイナミクスⅢ2020

    • 著者名/発表者名
      秋山祐樹, 石川陽, 小林潔
    • 学会等名
      第67回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] 散逸を伴う環状離散時間量子ウォーク2020

    • 著者名/発表者名
      武井紗由美, 石川陽, 小林潔
    • 学会等名
      第67回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] 共振器QED系における光子場を介した複数分極の同期現象の理論2020

    • 著者名/発表者名
      瀬崎陸, 石川陽, 小林潔
    • 学会等名
      第67回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] Hypo-equilibrium state近似を用いた量子熱力学による量子ナノ系の散逸緩和理論2019

    • 著者名/発表者名
      森下天平, 石川陽, 小林潔
    • 学会等名
      基研研究会 熱場の量子論とその応用2019
  • [学会発表] 量子熱力学に基づく量子ナノ系の散逸緩和理論Ⅲ2019

    • 著者名/発表者名
      森下天平, 石川陽, 小林潔
    • 学会等名
      第80回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] 二準位系間のnon-Markov的励起移動ダイナミクス2019

    • 著者名/発表者名
      矢崎智昌, 石川陽, 小林潔
    • 学会等名
      第80回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] 階層的環境と結合した非平衡開放系の量子散逸ダイナミクスⅡ2019

    • 著者名/発表者名
      秋山祐樹, 石川陽, 小林潔
    • 学会等名
      第80回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] 離散時間量子ウォークに基づく量子ダイナミクスⅡ2019

    • 著者名/発表者名
      武井紗由美, 石川陽, 小林潔
    • 学会等名
      第80回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] 近接場分光によるInGaN量子井戸におけるキャリア輸送現象の解明2019

    • 著者名/発表者名
      櫻井杏梨, 岩本亘平, 石川陽, 堀裕和, 小林潔, 岸野克巳, 酒井優
    • 学会等名
      第80回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] 共振器QED系における超蛍光-レーザークロスオーバーの理論Ⅴ2019

    • 著者名/発表者名
      瀬崎陸, 石川陽, 宮島顕祐, 小林潔
    • 学会等名
      第80回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] 階層的環境と結合した非平衡開放系の量子ダイナミクス2019

    • 著者名/発表者名
      秋山祐樹, 石川陽, 小林潔
    • 学会等名
      第26回ナノオプティクス研究討論会
  • [学会発表] 散逸をともなった環状経路上の離散時間量子ウォーク2019

    • 著者名/発表者名
      武井紗由美, 石川陽, 小林潔
    • 学会等名
      第26回ナノオプティクス研究討論会
  • [学会発表] 局所観測効果を含む光近接場を介したnon-Markov的励起移動ダイナミクス2019

    • 著者名/発表者名
      矢崎智昌, 石川陽, 小林潔
    • 学会等名
      第26回ナノオプティクス研究討論会
  • [学会発表] 輻射場の量子揺らぎによる超蛍光の同期現象の理論2019

    • 著者名/発表者名
      瀬崎陸, 石川陽, 宮島顕祐, 小林潔
    • 学会等名
      第30回光物性研究会
  • [備考] 山梨大学研究者総覧 - 石川 陽

    • URL

      http://nerdb-re.yamanashi.ac.jp/Profiles/337/0033682/profile.html

  • [備考] 山梨大学工学部先端材料理工学科 - 石川研究室

    • URL

      https://www.eng.yamanashi.ac.jp/laboratory/aishikawa/

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公開日: 2021-01-27  

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