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量子効果等の物理現象 量子場操作

研究報告コード R990004243
掲載日 2001年2月6日
研究者
  • 清水 明
研究者所属機関
  • 東京大学大学院総合文化研究科
研究機関
  • 東京大学大学院総合文化研究科
報告名称 量子効果等の物理現象 量子場操作
報告概要 本研究の目的は極微細構造を持つ系において,電子と光子の両方がその量子性を顕著に示すような現象を探索し,かつ,そのような現象が起こる極微細構造を明確な意図を持って設計し,人工的に創製することである。例えば,電磁場と相互作用する微細構造中での物質励起が,複数の電子(又は励起子や原子)にわたって量子コヒーレンスや相互作用が存在する状況を人工的に作り出して,その特性を調べ,そのような電子系と相互作用している電磁場の量子効果を調べようとしている。またこのような量子系を理論的に取り扱う手法を研究し,実験結果の解析と新しい現象の理論的探索を行っている。具体的研究テーマと主な内容を次ぎに示した。
1)量子場レーザー・原子波レーザー(原子ホログラフィー,原子干渉計,多原子相関の測定など),
2)少数光子光非線形(光励起低温高密度電子正孔プラズマ),
3)微細発光ダイオードにおける光子場制御,および
4)基礎理論の確立・新しい可能性の理論的検討。
研究分野
  • 量子光学一般
  • 場の理論一般
  • 固体プラズマ
  • 固体デバイス製造技術一般
  • 発光素子
関連発表論文 論文発表
(1) A. Shimizu, “A Fundamental Limit of Measurement Imposed by the Elementary Interactions” Proc. 3rd Tohwa Univ. Int. Conf. Statistical Physics (Fukuoka, Japan, 1999) AIP, to be published.
(2) A. Shimizu and H. Kato, “Nonequilibrium Mesoscopic Conductors Driven by Reservoirs” Interactions and Quantum Transport Properties of Lower Dimensional Systems (ed. T. Brandes, Springer, to be published)
(3) J. Inoue, T. Brandes and A. Shimizu, “Renormalized Bosonic Interaction of Excitons” Phys. Rev. B61 (2000) 2863-2873.
(4) 清水 明・加藤 弘詔, 「開いたメゾスコピック系の非平衡統計力学 --- 久保公式・ランダウアー公式が突き当たった問題点」 数理科学(2000)
(5)  A.Shimizu and T.Miyadera,   Robustness of wavefunctions of interacting many-bosons in a leaky box,  Phys. Rev. Lett. 85 (2000)ページ数未定
(6) M. Kozuma, Y. Suzuki, Y. Torii, T. Sugiura, T. Kuga, E. W. Hagley, and L.Deng ”Phase-coherent amplification of matter waves” Science 286, 2309-2312 (1999).
(7) Y. Torii, Y. Suzuki, M. Kozuma, T. Sugiura, T. Kuga, L. Deng and E. W. Hagley ”Mach-Zehnder Bragg interferometer for a Bose-Einstein condensate” Phys. Rev. A61, 041602 (2000).
(8) G. Mohs, R. Shimano, T. Kise, M. Shirane, M. Kuwata-Gonokami, K. Ohkawa,  S. Danjhal, T. Svirko and N. Zheludev ”Optical Detection of Crystallographic Domains Zinc-Blende Crystal”,  Appl. Phys. Lett.73,1511-1513 (1998).
(9) M. Shirane, C. Ramkumar, Yu. P. Svirko, H. Suzuura, S. Inouye, R.Shimano, T. Someya, H. Sakaki and M. Kuwata-Gonokami ”Degenerate Four-Wave Mixing Measurements from Exciton-Photon   Coupled System in a Semiconductor Microcavity” Phys. Rev. B79, 1341-1344 (1998).
(10) G. Mohs, T. Aoki, R. Shimano, and M. Kuwata-Gonokami “On the gain mechanism in GaN based laser diodes”, Solid State Commun.108, 105-109 (1998).
(11) H. Suzuura, Y. Svirko, and M. Kuwata-Gonokami “Four wave mixing theory in a cavity-polariton system”, Solid. State. Commun.108, 289-293 (1998).
(12) Y. P. Svirko, M. Shirane., H. Suzuura, M. Kuwata-Gonokami, “Four-Wave Mixing Theory at the Excitonic Resonance: Weakly Interacting Boson Model”, J. Phys. Soc. Jpn. 68, 674-682 (1999)
(13) Y. Kawabe, Ch. Spiegelberg, A. Schulzgen, M. F. Nabor, B. Kippelen, E.A. Mash, P.M. Allemand, M. Kuwata-Gonokami, K. Takeda, and N. Peyghambarian, “Whispering-gallery-mode microring laser using a conjugated polymer”, Appl. Phys. Lett., 72, 141-143 (1998)
(14) M. Kuwata-Gonokami and K. Takeda “Polymer whispering gallery mode lasers”, Optical Materials9, 12-17(1998)
(15)A. Schulzgen, C. Spiegelberg, M. M. Morrell, S. B. Mendes, P.-M.Allemand, Y.Kawabe, M. Kuwata-Gonokami, S. Honkanen, M. Fallahi, B. Kippelen, N.Peyghambarian “Light Amplification and laser emission in conjugated polymers”, Optical Engineering, 37, 1149-1156 (1998)
(16) T. Aoki, G. Mohs, M. Kuwata-Gonokami, and A. A. Yamaguchi “Influence of Exciton-Exciton Interaction on Quantum Beats” Phys. Rev. Lett., 82, 3108-3111 (1999)
(17) T. Mukaiyama, K. Takeda, H. Miyazaki, Y. Jimba, and M. Kuwata-Gonokami “Tight Binding Photonic Molecule Modes of Resonant Bispheres”, Phys. Rev. Lett., 82, 4623-4626 (1999)
(18) 山西正道,平野琢也,角屋豊, ”サブポアソン光——光子数揺らぎへの挑戦——” 日本物理学会誌,55巻3号180-188,2000年.
(19) 鳥井寿夫,”ルビジウム原子気体のボース・アインシュタイン凝縮” 物性研究,第72巻4号524-529,1999年.
(20) M. Kozuma, Y. Suzuki, Y. Torii, T. Sugiura, T. Kuga, E. W. Haglay,  and L. Deng, “Phase-Coherent Amplification of Matter Waves” Science 286, 2309 (1999).
(21) 鳥井寿夫, “ルビジウム原子のボース・アインシュタイン凝縮発生のための実験手法” レーザー研究, 28巻3号147-153, 2000.
(22) Y. Torii, Y. Suzuki, T. Sugiura, M. Kozuma, T. Kuga, L. Deng, and E. W. Haglay, “Mach-Zehnder Bragg interferometer for a Bose-Einstein Condensate” Phys. Rev. A61, 041602(R), 2000.
(23) Y. Hokomoto, Y. Kadoya and M. Yamanishi: “THz electromagnetic wave radiation from coherent oscillation of exciton population in high-Q semiconductor microcavities” Appl. Phys. Lett. Vol.74 No.25, pp.3839-3841 (1999).
(24) M. Kobayashi, M. Yamanishi, H. Sumitomo and Y. Kadoya: “Influence of backward-pump process on photon-number squeezing in a constant-current-driven heterojunction LED: Transition from thermionic emission to diffusion limits” Phys. Rev. B Vol.60 No.24, pp.16686-16700(1999).
(25) M. Ueda and A. J. Leggett ”Ground-State Properties of a Rotating Bose-Einstein Condensate  with Attractive Interaction”  Phys. Rev. Lett. vol.83, pp. 1489-1493 (1999)
(26) M. Ueda and K. Huang ”Fate of a Bose-Einstein Condensate with Attractive Interaction”  Phys. Rev. A vol.60, pp. 3317-3320 (1999).
(27) H. Saito and M. Ueda ”First- and second-order coherence of scattered laser light  from a trapped Bose-Einstein Condensate”  Phys. Rev. A vol.60, pp. 3990-3998 (1999).
(28) M. Koashi and M. Ueda ”Exact Eigenstates and Magnetic Response of Spin-1 and Spin-2  Bose-Einstein Condensates”  Phys. Rev. Lett. vol.84, pp. 1066-1069 (2000).
(29) T. Kishimoto, J. Fujita, S. Mitake, and F. Shimizu, “Gray-scale atom holography” Jpn. J. Appl. Phys. (Part 2) vol 38 (#6), L683-L686 (1999).
(30) J. Fujita, S. Mitake, and F. Shimizu “Electric-field-modulated atomic beam holography” Vac.Sci.Technol.B17,2953(1999).
(31) F. Shimizu, “Atom holography” Advances in Atomic, Molecular, and Optical Physics, Eds. B. Bederson and H. Walther, vol 42, p73-93 (Academic Press, London 2000)
(32) F. Shimizu, J. Fujita, S. Mitake, and T. Kishimoto, “Holography with Cold Atoms”, Laser Specroscopy XIV International Conference, Eds. R. Blatt, J. Eschner, D. Leibfried, and F. Schmidt-Kaler, p227-236, (World Scientific, Singapore,1999)
(33) F. Shimizu, “Ato interferometry”, Quantum Coherence and Decoherence, Eds. Y. A. Ono and K. Fujikawa, p109-114, (Elsevier, Amsterdam, 1999).
学会発表
(34) (Invited) Akira Shimizu, “Fundamental Limits of Quantum Measurement Imposed by the Elementary Interactions”3rd Tohwa University International Meeting on Statistical Physics (Fukuoka, Japan, November 8-12, 1999)
(35) (Invited) Akira Shimizu and H. Kato, “Nonequilibrium Mesoscopic Conductors Driven by Reservoirs” Interactions and quantum transport properties of lower dimensional systems (Hamburg, Germany, July 27-28, 1999)
(36)  安部淳一、久我隆弘、平野琢也、小林正英、山西正道  発光ダイオードを用いた広帯域サブボアソン光の発生  日本物理学会1999年秋の分科会、岩手大学、9月24日
(37)  鳥井寿夫、鈴木陽一、杉浦俊昭、上妻幹男、久我隆弘  Rb原子のボース凝縮体を用いた原子干渉計  日本物理学会1999年秋の分科会、岩手大学、9月26日
(38)  清水祐公子、塩川教次、柳原康生、上妻幹男、久我隆弘  High Q 光微小共振器による冷却中性原子の運動制御I 日本物理学会1999年秋の分科会、岩手大学、9月26日
(39)  塩川教次、清水祐公子、山元規彰、柳原康生、上妻幹男、久我隆弘  High Q 光微小共振器による冷却中性原子の運動制御II  日本物理学会1999年秋の分科会、岩手大学、9月26日
(40)  久我隆弘  原子気体のボースアインシュタイン凝縮(招待講演)  レーザー学会、アクロス福岡、1月20日
(41)  安部淳一、久我隆弘、平野琢也、小林正英、山西正道  発光ダイオードを用いた広帯域光量子リピーターの実現  日本物理学会2000年春の分科会、関西大学、3月22日
(42)  佐中薫、上妻幹男、久我隆弘  光ファイバー内ツインビームの強度相関測定とその応用  日本物理学会2000年春の分科会、関西大学、3月23日
(43)  鈴木陽一、杉浦俊昭、上妻幹男、久我隆弘  レーザーを用いたボーズ凝縮体の量子位相制御  日本物理学会2000年春の分科会、関西大学、3月24日
(44)  上妻幹男、鈴木陽一、鳥井寿夫、杉浦俊昭、久我隆弘  E. W. Hagley, L. Deng  コヒーレント物質波増幅器の実現  日本物理学会2000年春の分科会、関西大学、3月24日
(45)  塩川教次、清水祐公子、山元規彰、野口達夫、上妻幹男、久我隆弘  High Q 光微小共振器による単一中性原子検出の実現  日本物理学会2000年春の分科会、関西大学、3月25日
(46) M. Kuwata-Gonokami, H. Suzuura, M. Shirane, S.Inouye, R. Shimano, Y. Svirko, C. Ramkumar,T. Someya, H. Sakaki “Effects of exciton-exciton correlation on parametric scattering of cavity polaritons”, International Quantum Electronics Conference (IQEC)'98, Baltimore (USA), May 7th1998, QThF6 (invited)
(47) T. Mukaiyama, Y. Li, M. Kuwata-Gonokami and K. Takeda “Observation of intersphere coupling of optical whispering gallery modes”, IQEC'98, Baltimore(USA), May 7th 1998,QThI2
(48) G. Mohs, M. Shirane, R. Shimano, and M. Kuwata-Gonokami “Giant Polarization Rotation by a Non-Magnetic Cubic Crystal in Linear Reflection” IQEC'98, Baltimore(USA), May 8th 1998,QFC2
(49) M. Nagai, S. Yamamoto, R. Shimano and M. Kuwata-Gonokami “Creation of degenerate electron-hole pairs by exciton Mott transition in CuCl” IQEC'98, Baltimore(USA), May 6th 1998,QWF5
(50) T. Aoki, G. Mohs, T. Ogasawara, R. Shimano, M. Kuwata-Gonokami and A. A. Yamaguchi “Quantum beats of homogeneously broadened excitons in GaN” IQEC'98, Baltimore(USA), May 5th 1998, QTuG11,pp60-61
(51) G. Mohs, T. Aoki, R. Shimano, and M. Kuwata-Gonokami “On the gain mechanism in a Nichia laser diode”, EMRS 1998 Spring Meeting, Strasburg (France), June 17
(52) G. Mohs, 青木隆朗, 島野 亮,五神 真,中村修二 “2D plasma gain in GaN based blue light emitting laser diodes” 日本物理学会1998秋の分科会,1998/9/28, 沖縄,沖縄国際大学
(53) G. Mohs, R. Shimano, T. Kise, M. Shirane, Yu. P. Svirko, M. Kuwata-Gonokami, S. Dhanjal, M. I. Zheludev, “Polarization reflective anisotropy in pump-probe interaction in ZnSe.”, CLEO/QELS '99 (Conference on Lasers and Electro-Optics Quantum Electronics and Laser Science Conference), Baltimore Convention Center, (1999)
(54)  鳥井寿夫(学習院理), Rb原子のボース凝縮体を用いた原子波干渉計,   日本物理学会, 岩手大, 1999年9月26日, 26pA-7
(55)  前野研吾(学習院理), 面発光半導体レーザーの雑音特性,  日本物理学会, 関西大, 2000年3月23日, 23aC-7
(56)  並木亮(学習院理), ホモダイン検出を用いた量子暗号1,  日本物理学会, 関西大, 2000年3月23日, 23pC-4
(57)  小西龍俊(学習院理), ホモダイン検出を用いた量子暗号2,  日本物理学会, 関西大, 2000年3月23日, 23pC-5
(58)  鳥井寿夫(学習院理), 磁気光学トラップを用いた低速原子ビームの開発,  日本物理学会, 関西大, 2000年3月24日, 24pC-8
(59)  伊東健一(学習院理), ボース・アインシュタイン凝縮のための2重磁気光学  トラップの特性, 日本物理学会, 関西大, 2000年3月24日, 24pC-9
(60)  Y. Torii(Gakushuin), “Atom wave interferometer for a Bose-Einstein condensate with Bragg diffraction”, Quantum Electronics and LaserScience Conference Baltimore, May 18-23, 1999, PD1
(61)  Y. Torii(Gakushuin), “Realization of Bose-Eintein condensation in a rubidium vapor using a simple double magneto-optical trap”, ThePacific Rim Conference on Laser and Electro-Optics (Seoul, Korea,  August 30-September 3, 1999), ThC4.
(62)  H. Sumitomo, Y. Kadoya, J. Abe and M. Yamanishi “Squeezing in photon-number fluctuations due to backward pump process without high impedance-noise-suppression in a light emitting diode” CLEO/QELS '99 (May23-28, 1999) Baltimore, Maryland, Program No.QWE3, 1999.5.26
(63)  Y. Kadoya, Y. Hokomoto and M. Yamanishi “Radiation of THz electromagnetic waves from oscillating exciton population in semiconductor microcavities”  CLEO/QELS '99 (May 23-28, 1999) Baltimore, Maryland, Program No.JThC1
(64)  M. Yamanishi and Y. Kadoya, “THz-electromagnetic wave radiation from high-Q Microcavities” 6th Int. Workshop on Femtosecond Technology, (July 13-15,1999) Chiba, Japan, Program No.TB-1, 1999.7.15 (Invited)
(65)  M. Kusuda, S. Tokai, Y. Hokomoto, Y. Kadoya and M. Yamanishi: “THz Electromagnetic Wave Radiation from Semiconductor Microcavities in Nonperturbative Regime” 11th International Conference on Nonequilibrium  Carrier Dynamics in Semiconductors (HCIS-11), Kyoto, Japan, 1999, Program  No. ThA-1,1999.7.22(Invited)
(66)  Y. Kadoya, Y. Hokomoto, M. Yamanishi, M. Kusuda and S. Tokai: “THz electromagnetic wave radiation from DC-biased high-Q semiconductor  microcavities” CLEO/Pacific Rim '99 (Aug. 30- Sept. 3, 1999) Seoul, Korea,  Program No.FA2, 1999.9.3
(67)  M. Kobayashi, R. Masuyama, Y. Kadoya and M. Yamanishi: “Photon-number squeezing in an integrated light-emitter / detector system” CLEO/Pacific Rim'99 (Aug. 30- Sept. 3, 1999) Seoul, Korea, Program No.FG6, 1999.9.3
(68)  J. Abe, T. Kuga, T. Hirano and M. Yamanishi: “Wideband squeezing in photon  number fluctuations from a high-speed light-emitting diode” CLEO/Pacific Rim'99 (Aug. 30- Sept. 3, 1999) Seoul, Korea, Program No.FG7.
(69)  小林正英、角屋豊、湯地洋行、増山竜二、山西正道 “SCH構造を有する半導体発光ダイオードを用いた室温における 広帯域スクィージングの観測”、 日本物理学会1999年秋の分科会、岩手大学、平成11年9月24日
(70)  住友弘幸、角屋豊、山西正道:”LEDによるサブ・ポアッソン光発生のメカニズム~  Backward pump過程の発生機構~”、日本物理学会1999年秋の分科会、岩手大学、   平成11年9月24日
(71)  楠田将之、渡海滋、桜田俊也、角屋豊、山西正道:”共振器ポラリトンからのTHz帯  電磁波放射(II)-放射電磁波とポラリトン分散の対応-”、 日本物理学会1999年秋の分科会、岩手大学、平成11年9月24日
(72)  M. Yamanishi: “Wideband squeezing of Photon-number fluctuations in  semiconductor LEDs” ERATO Workshop on Cooperative Effests on  Photo-Controlled Systems (Nov. 11-12, 1999) Tucson, Arizona (Invited)
(73)  M. Kusuda, Y. Kadoya, Y. Hokomoto, S. Tokai, T. Sakurada and M. Yamanishi:  “Radiation of THz electromadnetic waves from the nutation of exciton  population associated with cavity-polariton mode oscillation” 7th IEEE  International Conference on Terahertz Electronics THz '99, Nara, Japan, 1999.11.25
(74)  増山竜二、井出原亘、山崎修、田中健一、角屋豊、山西正道 ”微弱サブ・ポアソン光発生のための微細発光ダイオードの作製” 第47回応用物理学関係連合講演会、青山学院大学、平成12年3月28日
(75)  湯地洋行、小林正英、増山竜二、角屋豊、山西正道、田中健一 ”分離閉じ込めヘテロ構造を有する発行ダイオードからの広帯域サブ・ポアソン光の 発生”、第47回応用物理学関係連合講演会、青山学院大学、平成12年3月28日
(76)  桜田俊也、楠田将之、角屋豊、山西正道:”半導体微小共振器から放射されるTHz帯  電磁波強度の共振器構造依存性”、第47回応用物理学関係連合講演会、  青山学院大学、平成12年3月30日
(77)  山西正道,平野琢也,角屋豊 'サブポアソン光 -光子数揺らぎへの挑戦-'  日本物理学会誌 Vol.55 No.3 pp180-188 2000
(78)  M. Ueda (広島大学工学部助教授)  “New Physics of Bose-Einstein condensates with attractive interaction”  ERATO workshop on Cooperative Effects on Photo-Controlled Systems  (November 11-12, Arizona, USA, 1999) (invited talk)
(79)  M. Ueda (広島大学工学部助教授)  ”Bose-Einstein condensation”   International workshop on “Anomalous Nuclear Fusion Reaction”  (March 17, Osaka, Japan, 2000) (invited talk)
(80)  木村 敬(科技団 研究員), 上田 正仁(広島大学工学部助教授) 「ボーズ・アインシュタイン凝縮体の渦糸状態の変分関数と集団励起」 日本物理学会(岩手大学) 1999年9月26日  木村 敬(科技団 研究員), 上田 正仁(広島大学工学部助教授) 「Collective Excitations of a Trapped Bose-Einstein Condensate with vortices」 American Physical Society, March 2000 Meeting (Minneapolis convention center, Minneapolis, MN, USA) 2000年3月23日
研究制度
  • 戦略的基礎研究推進事業、研究領域「量子効果等の物理現象」研究代表者 清水 明(東京大学大学院総合文化研究科)/科学技術振興事業団
研究報告資料
  • 清水 明. 量子効果等の物理現象 量子場操作. 戦略的基礎研究推進事業 平成10年度 研究年報,1999. p.230 - 232.

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