氏名

アオキ タカオ

青木 隆朗

職名

教授

所属理工学術院

(先進理工学部)

連絡先

URL等

WebページURL

http://www.qo.phys.waseda.ac.jp/index.html

研究者番号
10343146

本属以外の学内所属

兼担

理工学術院(大学院先進理工学研究科)

学内研究所等

自己組織系物理ホリスティック研究所

研究所員 2011年-2014年

ホリスティック物理学研究所

研究所員 2015年-

研究シーズ

研究テーマ履歴

量子光学

個人研究

論文

Strong interactions of single atoms and photons near a dielectric boundary

D. J. Alton, N. P. Stern, T. Aoki, H. Lee, E. Ostby, K. J. Vahala, and H. J. Kimble

Nature Physics7p.1592011年-

Fabrication of Ultralow-Loss Tapered Optical Fibers and Microtoroidal Resonators

T. Aoki

Jpn. J. Appl. Phys.49p.1180012010年-

Quantum error correction beyond qubits

T. Aoki, G. Takahashi, T. Kajiya, J. Yoshikawa, S. L. Braunstein, P. van Loock, and A. Furusawa

Nature Physics5p.5412009年-

Efficient Routing of Single Photons by One Atom and a Microtoroidal Cavity

T. Aoki, A. S. Parkins, D. J. Alton, C. A. Regal, B. Dayan, E. Ostby, K. J. Vahala, and H. J. Kimble

Phys. Rev. Lett.102p.0836012009年-

A Photon Turnstile Dynamically Regulated by One Atom

B. Dayan, A. S. Parkins, T. Aoki, E. P. Ostby, K. J. Vahala, and H. J. Kimble

Science319p.10622008年-

Generation of continuous-wave broadband entangled beams using periodically-poled lithium niobate waveguides

K. Yoshino, T. Aoki and A. Furusawa

Appl. Phys. Lett.90p.0411112007年-

Observation of strong coupling between one atom and a monolithic microresonator

T. Aoki, B. Dayan, E. Wilcut, W. P. Bowen, A. S. Parkins, T. J. Kippenberg, K. J. Vahala, and H. J. Kimble

Nature443p.6712006年-

Squeezing at 946 nm with periodically-poled KTiOPO4

T. Aoki, G. Takahashi, and A. Furusawa

Optics Express14p.69302006年-

Demonstration of Quantum Telecloning of Optical Coherent States

S. Koike, H. Takahashi, H. Yonezawa, N. Takei, S.L. Braunstein, T. Aoki and A. Furusawa

Phys. Rev. Lett.96p.0605042006年-

Experimental demonstration of quantum teleportation of a squeezed state

N. Takei, T. Aoki, S. Koike, K. Yoshino, K. Wakui, H. Yonezawa, T. Hiraoka, J. Mizuno, M. Takeoka, M. Ban, and A. Furusawa

Phys. Rev. A72p.0423042005年-

High-fidelity teleportation beyond the no-cloning limit and entanglement swapping for continuous variables

N. Takei, H. Yonezawa, T. Aoki, and A. Furusawa

Phys. Rev. Lett.94p.2205022005年-

Demonstration of a quantum teleportation network for continuous variables

H. Yonezawa, T. Aoki, and A. Furusawa

Nature431p.4302004年-

Experimental creation of a fully inseparable tripartite continuous-variable state

T. Aoki, N. Takei, H. Yonezawa, K. Wakui, T. Hiraoka, A. Furusawa, and P. van Loock

Phys. Rev. Lett.91p.0804042003年-

Biexcitonic effects in the time integrated four-wave mixing with picosecond pulses

T. Aoki, Yu. P. Svirko, and M. Kuwata-Gonokami

Solid State Commun127p.1972003年-

Coherent exciton-biexciton dynamics in GaN

K. Kyhm, R. A. Taylor, J. F. Ryan, T. Aoki, M. Kuwata-Gonokami, B. Beaumon, and P. Gibart

Phys. Rev. B65p.1931022002年-

Time-integrated four-wave mixing in GaN and ZnSe: Polarization-sensitive phase shift of excitonic quantum beats

T. Aoki, G. Mohs, Yu. P. Svirko, and M. Kuwata-Gonokami

Phys. Rev. B64p.0452122001年-

DOI

Room-temperature random telegraph noise in luminescence from macroscopic InGaN clusters

T. Aoki, Y. Nishikawa, and M. Kuwata-Gonokami

Appl. Phys. Lett.78p.10652001年-

Quantum beats of free and bound excitons in GaN

K. Kyhm, R. A. Taylor, J. F. Ryan, T. Aoki, M. Kuwata-Gonokami, B. Beaumon, and P. Gibart

Appl. Phys. Lett.79p.10972001年-

Comparison of exciton-biexciton with bound exciton-biexciton dynamics in GaN: Quantum beats and temperature dependence of the acoustic-phonon interaction

K. Kyhm, R. A. Taylor, J. F. Ryan, T. Aoki, M. Kuwata-Gonokami, B. Beaumon, and P. Gibart

Phys. Status Solidi B228p.4752001年-

Role of exciton-exciton interaction on resonant third-order nonlinear optical responses

M. Kuwata-Gonokami, T. Aoki, C. Ramkumar, R. Shimano, and Yu. P. Svirko

J. Lumin.87p.1622000年-

Quantitaitve study of exciton-exciton interaction in a GaAs microcavity

C. Ramkumar, T. Aoki, R. Shimano, Yu. P. Svirko, T. Kise, T. Someya, H. Sakaki, and M. Kuwata-Gonokami

J. Phys. Soc. Jpn.69p.24392000年-

Influence of exciton-exciton interaction on quantum beats

T. Aoki, G. Mohs, M. Kuwata-Gonokami, and A. A. Yamaguchi

Phys. Rev. Lett.82p.31081999年-

On the gain mechanism in GaN based laser diodes

G. Mohs, T. Aoki, R. Shimano, M. Kuwata-Gonokami, and S. Nakamura

Solid State Commun109p.1051998年-

Failure of the modal gain model in a GaN based laser diode

G. Mohs, T. Aoki, T. Nagai, R. Shimano, M. Kuwata-Gonokami, and S. Nakamura

Solid State Commun104p.6431997年-

Polarization dependent quantum beats of homogeneously broadened excitons

T. Aoki, G. Mohs, T. Ogasawara, R. Shimano, M. Kuwata-Gonokami, and A. A. Yamaguchi

Optics Express1p.3641997年-

特許

整理番号:1386

チャープ制御方法及びチャープ制御装置(日本)

青木 隆朗, 鎌田 祥平

特願2013-019119、特開2014-149470

整理番号:1387

集光部(日本)

青木 隆朗, 長南 翔

特願2013- 42098、特開2014-170125

整理番号:1771

量子ゲート装置および量子計算方法(日本)

青木 隆朗

特願2016-002172、特開2017-123078

外部研究資金

科学研究費採択状況

研究種別:若手研究(A)

ナノ光ファイバー端を用いた導波路量子電気力学の研究

2014年-2016年

研究分野:原子・分子・量子エレクトロニクス

配分額:¥17030000

研究種別:新学術領域研究(研究領域提案型)

ファイバー結合スクイーズド光発生と量子エンタングルメント

2011年-2012年

研究分野:半導体における動的相関電子系の光科学

配分額:¥6760000

研究種別:新学術領域研究(研究領域提案型)

半導体量子ドット-微小共振器結合系のコヒーレント量子分光

2009年-2010年

研究分野:半導体における動的相関電子系の光科学

配分額:¥11700000

研究種別:基盤研究(B)

測定フィードフォワードを用いた量子非破壊測定の研究

2006年-2007年

研究分野:原子・分子・量子エレクトロニクス・プラズマ

配分額:¥17290000

研究種別:若手研究(B)

半導体レーザーを用いた多者間量子テレポーテーションの研究

2003年-2004年

研究分野:原子・分子・量子エレクトロニクス・プラズマ

配分額:¥3800000

研究種別:基盤研究(B)

スーパーデンスコーディングの研究

2002年-2003年

研究分野:物理学一般

配分額:¥14800000

学内研究制度

特定課題研究

量子光学に適した超高Q値微小旧型光共振器の研究

2011年度

研究成果概要:量子光学の実験的研究において、高Q値微小光共振器を用いて光を波長スケールの微小体積中に強く閉じ込めることで、光の量子性が増強され、通常の系では困難な非古典的光学現象の観測が可能となる。我々は過去の研究において107~108程度の高...量子光学の実験的研究において、高Q値微小光共振器を用いて光を波長スケールの微小体積中に強く閉じ込めることで、光の量子性が増強され、通常の系では困難な非古典的光学現象の観測が可能となる。我々は過去の研究において107~108程度の高Q値微小トロイド型光共振器を用いてさまざまな非古典的光学現象の観測に成功した。しかし、これらの研究で観測された非古典的光学現象あるいは生成された光の量子状態の量子性は依然として低く、量子通信をはじめとした光学的量子情報への応用には不十分である。そのため、より高いQ値の微小共振器の開発が求められている。上記の研究で用いた微小トロイド型光共振器は、エレクトロニクス用途のシリコン基板上のシリコン酸化膜を材料とするが、低損失光ファイバーを材料とすることでさらにQ値の高い共振器の実現が期待される。そこで本研究では、低損失光ファイバーを材料として微小球型光共振器を作成し、109~1010の超高Q値微小光共振器の実現を目指した。まず、光ファイバーを溶融し、表面張力により真球形状の微小光共振器を作製する技術を開発した。具体的には、被覆を除去しクラッド表面を洗浄した光ファイバーの先端を、CO2レーザーを用いて溶融した。シリカガラスはCO2レーザーの発振波長である中赤外領域に大きな吸収係数を持つため、CO2レーザーの照射によって局所的に加熱することができる。ただしこの方法では、流入熱量は加熱領域の体積に比例するが放射による熱の流出は表面積に比例するため、数μmスケールの微小な体積の高温加熱は困難であることも予想された。しかし、開口数の大きなレンズを用いてレーザーを集光することで、直径数μm程度の極細光ファイバーの先端であっても容易に溶融させることができた。上記の方法で作製した微小球共振器のQ値を周波数領域において測定した。テーパーファイバーを外部導波路として結合した微小球共振器に対して狭線幅の外部共振器型半導体レーザーを入力し、レーザー波長を掃引することで共振スペクトルを測定し、その幅からQ値を得た。結合損失を考慮し、共振器の真性Q値を見積もった結果、1×109を達成した。作製条件の最適化によって、更なるQ値の向上が見込まれる。

ナノ加工ファイバーを用いた単一原子のトラップと量子測定・操作の研究

2014年度共同研究者:永井隆太郎, 加藤真也

研究成果概要:ナノ光ファイバーの両端を単一モード光ファイバーと連続的に接続するテーパー部において、基本導波モードと高次導波モードの結合による損失は局所的なファイバー径と各モードの伝搬定数に強く依存する。本研究では、損失を押さえながらも全長を最短...ナノ光ファイバーの両端を単一モード光ファイバーと連続的に接続するテーパー部において、基本導波モードと高次導波モードの結合による損失は局所的なファイバー径と各モードの伝搬定数に強く依存する。本研究では、損失を押さえながらも全長を最短にするテーパー形状を設計するとともに、その作製方法を確立した。具体的には、99.7%を超える透過率を持ちながら全長わずか23 mmのナノ光ファイバーの作製に成功した。この結果はOptics Express誌に発表した[R. Nagai and T. Aoki, Opt.Express 22, 28427 (2014)]。今後は、作製した超低損失ナノ光ファイバーを用いた単一原子のレーザー冷却・トラップとその量子測定・操作を目指す。

共振器量子電気力学系の非局所コヒーレント結合の研究

2016年度

研究成果概要:共振器量子電気力学系は、光共振器に閉じ込められた光子と、それと相互作用する単一原子からなる系であり、特に強結合領域の共振器量子電気力学系では、光と原子のコヒーレントな相互作用による様々な量子現象が観測できる。研究代表者らは、ごく最...共振器量子電気力学系は、光共振器に閉じ込められた光子と、それと相互作用する単一原子からなる系であり、特に強結合領域の共振器量子電気力学系では、光と原子のコヒーレントな相互作用による様々な量子現象が観測できる。研究代表者らは、ごく最近、ナノ光ファイバーとファイバーブラッグ格子を組み合わせた新奇な全ファイバー共振器を開発し、トラップされた単一原子と全ファイバー共振器の共振器量子電気力学系を実現した。本研究では、これらの成果をもとに、全ファイバー共振器量子電気力学系を複数独立に構築し、それらをファイバーで直接結合した連結共振器量子電気力学系の実現に向けた予備的な研究を実施した。

微小光共振器を用いた光子の量子非破壊測定の研究

2017年度

研究成果概要:本研究では、光ファイバーに直接結合した微小共振器を用いて、光子の量子非破壊測定の実現を目指し、その基盤技術開発を実施した。すなわち、高Q/V値のトロイド型微小光共振器が持つ極めて強い光閉じ込めを利用して単一光子レベルでの巨大非線形...本研究では、光ファイバーに直接結合した微小共振器を用いて、光子の量子非破壊測定の実現を目指し、その基盤技術開発を実施した。すなわち、高Q/V値のトロイド型微小光共振器が持つ極めて強い光閉じ込めを利用して単一光子レベルでの巨大非線形光学効果(光カー効果)を発現させ、信号光の光子数に比例したプローブ光の位相変化を誘起させることで、信号光の光子数とプローブ光の位相の間に量子相関を生じさせ、量子非破壊測定条件の検証を実施するために必要な技術を開発した。

トロイド型微小光共振器を用いた微弱光の相互位相変調の研究

2017年度

研究成果概要:我々は、Q値が極めて高く(=損失が低く)、モード体積Vが極めて小さな(=光のエネルギー密度が大きな)トロイド型微小光共振器を開発した。共振器の光カー効果はQ値とモード体積の比(Q/V値)に比例するが、我々の開発したトロイド型微小光...我々は、Q値が極めて高く(=損失が低く)、モード体積Vが極めて小さな(=光のエネルギー密度が大きな)トロイド型微小光共振器を開発した。共振器の光カー効果はQ値とモード体積の比(Q/V値)に比例するが、我々の開発したトロイド型微小光共振器はQ/V値が極めて高いため、この共振器を用いることで、微弱光による相互位相変調が発現する。本研究では、実際にこの相互位相変調を観測した。

現在担当している科目

科目名開講学部・研究科開講年度学期
理工学基礎実験1A IIブロック基幹理工学部2018春学期
理工学基礎実験1A IIブロック創造理工学部2018春学期
理工学基礎実験1A IIブロック先進理工学部2018春学期
理工学基礎実験2B 化学先進理工学部2018秋学期
理工学基礎実験2B 生医先進理工学部2018秋学期
物理入門 (応物)先進理工学部2018春学期
物理入門 (物理)先進理工学部2018春学期
物理入門 (応物) 【前年度成績S評価者用】先進理工学部2018春学期
物理入門 (物理) 【前年度成績S評価者用】先進理工学部2018春学期
物理実験B先進理工学部2018通年
応用物理学実験B先進理工学部2018通年
物理実験B  【前年度成績S評価者用】先進理工学部2018通年
卒業研究先進理工学部2018通年
卒業研究【前年度成績S評価者用】先進理工学部2018通年
卒業研究先進理工学部2018通年
卒業研究  【前年度成績S評価者用】先進理工学部2018通年
非線形現象の数理先進理工学部2018春学期
非線形現象の数理先進理工学部2018春学期
量子エレクトロニクス先進理工学部2018秋学期
量子エレクトロニクス先進理工学部2018秋学期
光学B先進理工学部2018秋学期
光学B先進理工学部2018秋学期
光学A先進理工学部2018春学期
光学A先進理工学部2018春学期
光学A  【前年度成績S評価者用】先進理工学部2018春学期
光学A  【前年度成績S評価者用】先進理工学部2018春学期
Graduation Thesis A (Physics)先進理工学部2018秋学期
Graduation Thesis A (Physics) [S Grade]先進理工学部2018秋学期
Graduation Thesis A (Applied Physics)先進理工学部2018秋学期
Graduation Thesis A (Applied Physics) [S Grade]先進理工学部2018秋学期
Graduation Thesis B (Physics)先進理工学部2018春学期
Graduation Thesis B (Physics) [S Grade]先進理工学部2018春学期
Graduation Thesis B (Applied Physics)先進理工学部2018春学期
Graduation Thesis B (Applied Physics) [S Grade]先進理工学部2018春学期
Engineering Physics B先進理工学部2018秋学期
Engineering Physics B先進理工学部2018秋学期
修士論文(物理応物)大学院先進理工学研究科2018通年
Research on Quantum Optics大学院先進理工学研究科2018通年
量子光学研究大学院先進理工学研究科2018通年
Advanced Quantum Optics大学院先進理工学研究科2018春学期
量子光学特論大学院先進理工学研究科2018春学期
Seminar on Quantum Optics A大学院先進理工学研究科2018春学期
量子光学演習A大学院先進理工学研究科2018春学期
Seminar on Quantum Optics B大学院先進理工学研究科2018秋学期
量子光学演習B大学院先進理工学研究科2018秋学期
Master's Thesis (Department of Pure and Applied Physics)大学院先進理工学研究科2018通年
量子光学研究大学院先進理工学研究科2018通年
物理学及応用物理学海外特別演習A大学院先進理工学研究科2018通年
物理学及応用物理学海外特別演習B大学院先進理工学研究科2018通年
物理学及応用物理学海外特別演習C大学院先進理工学研究科2018通年
物理学及応用物理学海外特別演習D大学院先進理工学研究科2018通年
物理学及応用物理学研究B 青木 隆朗大学院先進理工学研究科2018通年