組織構成
研究項目と実施体制
本プロジェクトでは京都大学の竹内グループを中心として、４つのグループが密接に連携し、研究・開発を推進しています。
| 研究項目 | 担当チーム |
|---|---|
| 赤外量子吸収計測の研究 | 京大竹内グループ |
| 上方変換による赤外光子検出の研究 | 京大田中グループ |
| 高速・中赤外域での超伝導光子検出器の開発 | NICT寺井グループ |
| 可視・赤外量子もつれ光子対発生用擬似位相整合素子の開発 | 島津徳田グループ |
竹内グループでは、徳田グループで進められる可視・赤外量子もつれ光源用素子を用い、可視・赤外の非縮退もつれ光子対を発生、量子干渉計を構築し、高感度赤外吸収分光装置の開発を行います。その際、赤外から遠赤外の非常に幅広い波長域に渡る、光子検出技術が必須となりますが、これに関して、田中グループでは上方変換を用いる方法について、寺井グループでは超伝導光子検出器の長波長化について研究を行います。
5年後までに、量子赤外分光光学系(～5μm)を構築・実証し、8年後までに、波長域を拡大(～20μm)した破壊的量子干渉光学系を実現することを目標にしています。
赤外量子吸収計測の研究
京大竹内グループ
グループリーダー：
京都大学工学研究科
竹内 繁樹
本項目では、可視・赤外量子もつれ光源の構築と評価、および量子もつれ赤外吸収分光実験系の構築と評価の２つの細目について、他の研究グループ等と密接に連携しつつ、研究開発を実施します。
量子もつれ光源については、まず可視と中赤外(～5μｍ)の量子もつれ光源の構築とその評価を実施します。さらに波長域を遠赤外域に拡大(～20μm)した量子もつれ光源の研究を進めます。
また光源評価にあたっては、NICTグループの開発する超伝導光子検出器、京大田中グループの研究開発する上方変換法を随時導入します。
量子もつれ光源については、まず可視と中赤外(～5μｍ)の量子もつれ光源の構築とその評価を実施します。さらに波長域を遠赤外域に拡大(～20μm)した量子もつれ光源の研究を進めます。
また光源評価にあたっては、NICTグループの開発する超伝導光子検出器、京大田中グループの研究開発する上方変換法を随時導入します。
上方変換による赤外光子検出の研究
京大田中グループ
グループリーダー：
京都大学理学研究科
田中 耕一郎
可視・赤外の周波数量子もつれ光源の評価など、様々な場面で単一光子レベルの高感度光検出器が必要ですが、赤外域・遠赤外域ではいまだに確立された技術がない状況です。本項目では、高い時間分解能と単一光子感度、広帯域特性を併せ持つ赤外域・遠赤外域で動作する上方変換法の確立を目指します。
平成30年度から平成33年度は、2 – 5 μm帯において、疑似位相整合型ニオブ酸リチウム結晶（PPLN）等を用いて、高い時間分解能と単一光子感度、広帯域特性を併せ持つ上方変換赤外単一光子検出システムを確立します。その後は、5 μmより長い波長の中赤外域や遠赤外域に適した非線形光学素子の検討・開発を行い、最終的に、5μmより長い波長の中赤外・遠赤外域の高感度な光子計測を実現します。
平成30年度から平成33年度は、2 – 5 μm帯において、疑似位相整合型ニオブ酸リチウム結晶（PPLN）等を用いて、高い時間分解能と単一光子感度、広帯域特性を併せ持つ上方変換赤外単一光子検出システムを確立します。その後は、5 μmより長い波長の中赤外域や遠赤外域に適した非線形光学素子の検討・開発を行い、最終的に、5μmより長い波長の中赤外・遠赤外域の高感度な光子計測を実現します。
高速・中赤外域での超伝導光子検出器の開発
NICT寺井グループ
グループリーダー：
情報通信研究機構
寺井 弘高
超伝導光子検出器（SSPD）は赤外まで感度を持ち、中赤外域でも高い検出効率を実現できるポテンシャルがあります。しかし、中赤外領域における光子のエネルギーは近赤外よりもさらに小さくなるため、より小さいエネルギーに対して感度を持つ超伝導ナノワイヤを実現しなければなりません。そこで本研究では、ナノワイヤ線幅のさらなる細線化(＜50 nm)等により、中赤外域の光子に対して十分に高い検出感度を持つSSPDを開発します。マイルストーンとしては、平成34年度までに、波長2μmにおいて光子検出システムの開発、その後遠赤外域（波長6μm）での光子検出器の開発を行います。
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可視・赤外量子もつれ光子対発生用擬似位相整合素子の開発
島津徳田グループ
グループリーダー：
島津製作所 徳田 勝彦
本項目では、可視・赤外量子もつれ光源用の周期分極反転素子の研究開発を実施します。
平成30年度から平成33年度にかけては、マグネシウム添加定比タンタル酸リチウム周期分極反転（PPMgSLT)結晶を使用した、中赤外域(～5μｍ)の擬似位相整合素子の開発を行います。
それと並行して、遠赤外域（～20μｍ）における量子もつれ光子対光源について、材料の選定を実施、平成34年度から、具体的な素子試作を開始する予定です。また、赤外分光装置の製造メーカーとして、赤外量子吸収分光の応用に関しての知見の提供や助言を行います。
平成30年度から平成33年度にかけては、マグネシウム添加定比タンタル酸リチウム周期分極反転（PPMgSLT)結晶を使用した、中赤外域(～5μｍ)の擬似位相整合素子の開発を行います。
それと並行して、遠赤外域（～20μｍ）における量子もつれ光子対光源について、材料の選定を実施、平成34年度から、具体的な素子試作を開始する予定です。また、赤外分光装置の製造メーカーとして、赤外量子吸収分光の応用に関しての知見の提供や助言を行います。