| 研究課題/領域番号 |
19K04394
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| 研究機関 | 広島市立大学 |
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研究代表者 |
藤坂 尚登 広島市立大学, 情報科学研究科, 教授 (30305784)
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| 研究分担者 |
桑田 精一 広島市立大学, 情報科学研究科, 准教授 (80275403)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | テラヘルツ波 / 量子力学系 / 量子ドット結合系 |
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| 研究実績の概要 |
本研究はテラヘルツ(THz)帯域無線通信系の小型・低電力化や受信機の高感度化を目指して，通信系を量子系として構成し，加えて，大容量通信を可能とする時空間コーディングを導入するための基盤を築くことを目的とする．研究は大きく分けると，[1]量子ドット結合系のモデリング，[2]量子ドット結合系の設計，[3]時空コーディングの考案の3項目から成る．2019年度の実績は次のとおりである．
[1]において，[1-i]系の電子を表現する波動関数を求め，タイトバインディング法を用いて解析的な数理モデルを構築した．また，[1-ii]確率過程量子化により電子の運動を記述する非線形確率常微分方程式を導出した．常微分方程式として記述したことにより，既存の回路シミュレータ用モデルが作成でき，従来の量子効果デバイスの回路シミュレータモデルと統合して，通信系をモデリングしシミュレーションすることができる．[1-i],[1-ii]の成果は国内研究会と国際会議において発表した．
[2]において，量子ドットの組成，形状を検討した．具体的には，[2-i] シリコンに加えてグラフェンを応用した量子ドット，および，[2-ii] 磁界印加による調和振動ポテンシャルについて，数理モデルを作成し，特性を推定する方法を検討した．[2-i]の成果は国内研究会において， [2-ii]の成果は国際会議において発表した．
[3]では，[3-i] 共鳴トンネルダイオードを用いた結合発振器による時空符号化と，それに合わせた [3-ii] シンボルレベルのLDPC符号・復号法を検討した．[3-i]の成果は国際会議において，[3-ii]の成果は国内研究会おいて発表した．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
研究実績の概要に記した項目[1]に関しては，順調に進展し，研究成果を公表することができた．項目[2]に関しては，量子ドットのモデリングに組成を反映させる点では目標には達しなかったが，おおむね順調に進展し，研究成果を公表することができた．項目[3]に関しては，2020年度から開始する計画であったが，計画の一部を前倒しして進めることができ，当初の計画以上に進展している．
以上３項目の進捗を総括し，区分のような評価とした．
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| 今後の研究の推進方策 |
今後も交付申請書に記載した「補助事業期間中の研究実施計画(以下，計画書)」に従って研究を進める．
上記計画書の[1-a],[1-b]を「研究実績の概要」の[1-i],[1-ii]に述べたように，2019年度にほぼ完了した．2020年度は，計画書の[2-a]通信信号とそれを受信する量子ドット結合系のパラメータに対する量子ドット結合系の振るまいの解析を，[1-i],[1-ii]の成果を基に[2-i],[2-ii]を発展させる方向で実施する．実施には2019年度に導入したGPUを搭載したPCを援用する．また，計画書の[2-b]にも取りかかる．計画書の[3]については，2019年度の実績[3-i],[3-ii]を発展させる方向で時空符号化方式を検討する．前述のGPU搭載PCを用いた数値シミュレーションにより検討は定量的に行う．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
［理由］新型コロナウイルス感染拡大に伴い学会発表を中止したため，所望の性能のGPU搭載PCを安価に購入できたため，また，「研究実績の概要」の[1]が比較的早期に達成され，研究補助員の作業時間を短縮できたため，予定額の80％強の支出にとどまり，約18%の繰越となった．
［使用計画］特に大きな使途計画の変更はないが，研究の進捗に遅れが生じた場合の研究補助員の人件費などに活用する．
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