Solid-State Quantum Transport Group
Tohoku University,
Graduate School of Science,
Department of Physics, Solid-State Quantum Transport Group
Science of Hybrid Quantum System
Outline of “Science of Hybrid Quantum Systems”
The purpose of this project is to connect the coherent manipulation of physical quantities to quantum enabled technology (QET), not necessarily to large-scale quantum computation. In highly sensitive quantum metrology, sensitivity can be enhanced by more than a factor of three using quantum coupling, even in small-scale hybridization. This may seem like only a small improvement, but in metrology it has significance comparable to reducing the transportation time between Tokyo and Osaka from 10 to 3 hours or improving the minimum detectable size of a diseased area of the body from 1 cm to 3 mm. Coherent quantum couplings among various physical observables are needed to create innovative QET. By putting an emphasis not only on the photon but also the phonon, the understanding of which has recently been remarkably developed, we will establish the scientific basis for small-scale quantum coupling between different observables, such as charge, Cooper pairs, electron spin, nuclear spin, photons, and phonons.
メンバー
| 班 | 役職区分 | 氏名 | 所属 |
|---|---|---|---|
| 総括 | 研究代表者 | 平山 祥郎 | 領域代表者、01班の研究分担者も兼務、以下参照 |
| 連携研究者 | 石橋 幸次 | 01班の研究代表者も兼務、以下参照 | |
| 連携研究者 | 平川 一彦 | 02班の研究代表者も兼務、以下参照 | |
| 連携研究者 | 山口 浩司 | 03班の研究代表者も兼務、以下参照 | |
| 連携研究者 | 根本 香絵 | 04班の研究代表者も兼務、以下参照 | |
| スピン | 研究代表者 | 石橋 幸次 | 理化学研究所 石橋極微デバイス工学研究室 |
| 研究分担者 | 平山 祥郎 | 東北大学 | |
| 研究分担者 | 川村 稔 | 理化学研究所 創発物性科学研究センター | |
| 研究分担者 | 神田 晶申 | 筑波大学 数理物質系 物理学域 | |
| 研究分担者 | 小林 慶裕 | 大阪大学 大学院工学研究科 精密科学・応用物理学専攻 ナノマテリアル領域 | |
| 研究分担者 | 大野 雄高 | 名古屋大学 未来材料・システム研究所 未来エレクトロニクス集積研究センター | |
| フォトン | 研究代表者 | 平川 一彦 | 東京大学生産技術研究所 |
| 研究分担者 | 早瀬 潤子 | 慶應義塾大学 理工学部 | |
| 研究分担者 | 岩本 敏 | 東京大学生産技術研究所 | |
| 研究分担者 | 水落 憲和 | 京都大学化学研究科 材料機能化学研究系 | |
| 研究分担者 | 赤羽 浩一 | 国立研究開発法人 情報通信研究機構 光ネットワーク研究室、光通信基盤研究室 | |
| フォノン | 研究代表者 | 山口 浩司 | NTT物性科学基礎研究所 |
| 研究分担者 | 本間 芳和 | 東京理科大学 理学部 物理学科 | |
| 研究分担者 | 野村 政宏 | 東京大学生産技術研究所 | |
| 研究分担者 | 有江 隆之 | 大阪府立大学 大学院工学研究科 電子物理工学分野 | |
| 連携研究者 | 米谷 玲皇 | 東京大学 大学院工学系研究科 機械工学専攻 | |
| 理論 | 研究代表者 | 根本 香絵 | 国立情報学研究所 情報学プリンシプル研究系 量子情報国際研究センター長 |
| 研究分担者 | 江藤 幹雄 | 慶應義塾大学理工学部 | |
| 研究分担者 | 森 伸也 | 大阪大学大学院工学研究科電気電子情報工学専攻 | |
| 研究分担者 | 松崎 雄一郎 | 日本電信電話株式会社 物性科学基礎研究所 | |
| 連携研究者 | 林 正彦 | 秋田大学教育文化学部 |
Hot Topics
Kick-Off Meeting
We held kick-off meeting (the first meeting) of the new Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas “Science of Hybrid Quantum Systems” on August 29 (Sat.) and 30 (Sun.). This is a launching of the new innovative area and I could feel great enthusiasm of the members to this new area. I learnt of many excellent activities being done in each team. I hope that they will develop very much through a collaborative research in this new innovative area.
半導体ヘテロ構造における励起子吸収を用いたオンチップ光機械結合
「フォノン物性の基礎と応用」勉強会を開催しました
カイラルフォトニック結晶を用いた円偏光輻射場制御と量子ドット発光制御
乱層構造を有する多層グラフェンナノリボンの合成とその電気伝導特性
公募研究
新学術領域「ハイブリッド量子科学」公募研究募集
領域代表 東北大学 平山祥郎
平成27年度に新たに発足した新学術領域「ハイブリッド量子科学」では平成28年度からスタートする公募研究を募集しています。この領域は概略図に示したように電荷(電子・クーパー対)、スピン(電子スピン・正孔スピン・核スピン)、フォトン、フォノンなど異なる物理量を量子的に結合させる基礎研究を追究し、それを高感度量子計測や新しい物理の進展につなげて行こうとするものです。これまでコヒーレント制御などに取り組んできた研究者、これまでは古典的なシステムの研究をしてきたが技術を活かして量子的な方向に研究を拡張したい研究者、新学術領域に参加している研究分担者と共同して新境地を拓きたい研究者など、様々な提案を歓迎いたします。詳細は領域代表者をはじめ各研究班の班長、分担者に問い合わせください。皆様からの積極的な提案をお待ちしています。
14 ハイブリッド量子科学
http://quant-trans.org/hybridqs/
- 領域略称名：ハイブリッド量子
- 領域番号：2703
- 設定期間：平成27年度~平成31年度
- 領域代表者：平山 祥郎
- 所属機関：東北大学大学院理学研究科
本領域は電荷、クーパー対、スピン、核スピン、フォトン、フォノンなど異なる物理量を量子力学的に結合するハイブリッド量 子系の基礎科学を追究し、高感度磁気センサー、少数(単一)スピン計測、微小質量検出、高感度物性測定などに結びつけること を目指している。超高感度・多機能量子計測などに代表されるハイブリッド量子系の機能を最大限に活用したQuantum Enabled Technology を探究することで、工学、理学から医学に至る幅広い分野にインパクトをもたらすのみならず、種々の材料、様々な物 理量に対する量子もつれ物理の探求といった新しい学術領域を確立するものである。
研究項目 A01 では、電荷(クーパー対を含む)、スピン、核スピンの量子的な結合の制御と、これらのフォトン、フォノンとの 結合、A02 ではフォトンの高度な制御技術の確立とフォトンと他の物理量の量子的な結合、A03 ではフォノンの高度な制御技術の確 立とフォノンと他の物理量の量子的な結合、A04 ではハイブリッド量子科学の実現に向けた理論構築を推進する。
実験研究は研究内容から A01~A03 の一番近い研究項目を選択し、理論研究は A04 への応募を原則とするが、ハイブリッド量子系 を目指す本領域の特徴として、例えばフォトンとフォノンを結びつけるような、各研究項目をまたぐ研究提案も大いに歓迎する。 また、従来、量子的な制御の研究を進めてきた研究者以外に、ユニークなナノ材料や高度な構造制御技術を有する研究者が、ノウ ハウや知識を活かしてハイブリッド量子系に挑戦しようとする意欲的な研究提案も期待する。応募上限額に関しては、予備的な研 究成果が出ており実現性の高いものに 1,000 万円、萌芽的な研究に 600 万円、理論研究に 400 万円を設定している。
本領域では、計画研究代表者等が所有する電子ビームリソグラフィなどの製造装置や希釈冷凍機などの測定装置を領域内で共同 利用するための領域内インターンシップも総括班で準備しており、これらを積極的に活用する公募研究も歓迎する。なお、共同利 用したい装置がある場合は、研究のどの部分にどのような装置の使用を希望するかを研究計画調書に明記されたい。
| 研究項目 | 応募上限額(単年度) | 採択目安件数 |
|---|---|---|
| A01 電荷、スピンをベースにしたハイブリッド量子系の研究 | 実験系：1,000 万円 実験系：600 万円 理論系：400 万円 |
2件 5件 3件 |
| A02 フォトンをベースにしたハイブリッド量子系の研究 | ||
| A03 フォノンをベースにしたハイブリッド量子系の研究 | ||
| A04 ハイブリッド量子系の様々な理論研究 |
「ハイブリッド量子科学」においては、領域代表者等が所有する装置を共同利用したい場合は、「研究のどの部分にどのような装置の使用を希望するか」を研究計画調書に明記することとなっていますが、現時点で共用可能な装置として下記のものがございますので、併せてお知らせいたします。