概 要
光子数や量子揺らぎなどの量子状態が制御された光や、微弱な電圧・電流・磁場を精密に計測することは、それ自体、物理科学の学術的基礎において興味深い研究テーマといえます。これらの測定技術は特に量子情報・量子通信などへの応用の観点からも近年盛んに研究されています。量子計測基盤研究グループでは量子光学や超伝導現象を基盤として、微小な電磁気情報を高い空間・エネルギー分解能で計測するための基盤技術の開発に取り組んでいます。究極的には、これらの計測技術を利用した医学・生物学、宇宙観測といった研究分野におけるイメージングツールとして展開することを目標としています。当グループでは極低温環境を高効率に実現するための研究にも注力しています。高効率な冷却技術は、物性物理だけでなく、高エネルギー物理学で特に要求されています。
量子計測基盤研究グループでは、「世界最高レベルの検出効率を持つ光子検出器」と「光子数や量子揺らぎなどの量子状態を制御した光」による究極的な計測・量子制御技術に関する研究を行っています。
超伝導現象を用いた単一光子検出器や光子数識別器、超伝導検出器の信号多重化デバイス、導波路デバイスによる高純度なスクイーズド光源や相関光子源を開発し、光子1個を観測できる光子顕微鏡や、冷却原子の量子状態を高精度に計測できる量子イメージング技術の実現を目指しています。また、ホタルなどの生物発光反応の分子機構解明研究やそれを応用したイメージング技術にも取り組んでいます。
これらの超伝導光子計測技術、量子イメージング技術、発光イメージング技術の成果を、社会や産業へ使いやすい技術として橋渡しすることを目指しています。
低温現象の精密計測および極低温の実現へ向けた研究
国家標準の開発や、SI単位の再定義へ向けた研究の中で培われた様々な技術を保有しています。
・極低温冷却装置開発技術
・精密温度制御技術
・量子電気標準技術
・微細加工技術
・ガス中音速測定技術
これらの技術を駆使して、新奇物理現象の探索、超高感度測定を目指した応用研究に挑戦しています。