セミナー

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2019年度

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固体物理セミナー(令和元年度 第2回)(インタラクティブ物質科学・カデットプログラム講演会)

日時:6月6日(木)14:40-16:10
場所:基礎工学研究科 G棟215-221セミナー室
講師:東 浩司 特別研究員
(NTT 物性科学基礎研究所)
題目:「ブラックホールの面積と負の情報」

要旨:
約半世紀前、Bekensteinは、ブラックホール物理が熱力学第2法則に反さないためには、ブラックホールが、その面積に比例したエントロピーを持つべきであると主張した[1]。Hawkingは、後に「ブラックホールは完全にはブラックでない」と表現することになる、ブラックホールの熱輻射を発見し、Bekensteinの主張を補強した[2-4]。しかしながら、このホーキング放射の微視的描像は、正と負のエネルギーを持つ粒子の対生成に基づき、ブラックホールの第一法則、Bekensteinの主張、量子力学のユニタリティの間で矛盾を引き起こす。ParikhとWilczekは、ホーキング放射を動的幾何におけるトンネル効果として扱うことで、この矛盾を解決するが、ホーキング放射が熱輻射であることを犠牲にしている[5]。
本発表では[6]、熱力学ではなく量子情報理論の観点から、Bekenstein方程式の代わりとなる方程式を提案する。私たちが提案する方程式は、ブラックホールの面積が、単純なエントロピーではなく、ブラックホールの外側から、ブラックホールが持つ正のエネルギー粒子へのコヒーレント情報[7,8](負の条件付エントロピー)に比例することを主張する。私たちの方程式は、ブラックホールが持つ負のエネルギー粒子が、まるで負のエントロピーを持つかのように振舞うことを示す。これらのアイデアは、ブラックホールが古典情報ではなく、純粋な量子情報を蓄えていることを示している。

[1] J. D. Bekenstein, Phys. Rev. D 7, 2333-2346 (1973).
[2] S. W. Hawking, Nature 238, 30-31 (1974).
[3] S. W. Hawking, Commun. Math. Phys. 43, 199-220 (1975).
[4] S. W. Hawking, Phys. Rev. D 13, 191-197 (1976).
[5] M. K. Parikh and F. Wilczek, Phys. Rev. Lett. 85, 5042-5045 (2000).
[6] K. Azuma and S. Subramanian, Preprint at http://arxiv.org/abs/1807.06753 (2018).
[7] B. Schumacher and M. A. Nielsen, Phys. Rev. A 54, 2629-2635 (1996).
[8] M. Horodecki, J. Oppenheim and A. Winter, Nature 436, 673-676 (2005).

問合先:山本 俊(基礎工D棟407号室)

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QIQB Seminar: 5/28(火) 10:30-11:30 @基礎工学国際棟1階 セミナー室
Speaker: Akimasa Miyake (Associate Professor, University of New Mexico)
Title: STAQ quantum computing project and symmetry-protected topological orders (SPTO) for quantum simulation

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固体物理セミナー(令和元年度 第1回)(インタラクティブ物質科学・カデットプログラム講演会)

日時:5月23日(木)14:40-16:10
場所:基礎工学研究科 G棟215-221セミナー室
講師:井戸哲也 室長(情報通信研究機構 時空標準研究室)
題目:「光格子時計によるハイブリッド時系実信号の生成と国際原子時校正」

要旨:
性能面においてセシウム周波数標準をはるかに超える光時計が出現した今、国際単位系の秒の定義を変更することが議論されている。秒の再定義のためには精度向上と共に、現代社会のベースクロックとなっている協定世界時(UTC)の刻む一秒の長さ(歩度)を新しい定義に基づいて定常的に校正出来る必要がある。
そこで、今回我々はパリ天文台と独立かつ同時に初めて直近の協定世界時の歩度を校正し、そのデータを国際度量衡局に送付し、結果光時計のデータが初めてUTCの歩度調整に参照されたのでその報告をする[1]。
また、NICTが発生・維持・供給している日本標準時(JST)はマイクロ波原子時計を組み合わせてUTCに対して20ns以内の同期を維持している。我々はさらなる時刻精度の向上を目指して光格子時計を時刻信号に利用する光・マイクロ波ハイブリッド時系実信号の生成に成功し、半年間で数nsしかずれない極めて正確な時刻を生成することが出来た[2]。

[1] BIPM time department, Circular T 372
[2] H. Hachisu, F. Nakagawa, Y. Hanado and T. Ido, Sci. Rep. 8, 4243(2018).

問合先:山本 俊(基礎工D棟407号室)

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2018年度

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QIQBセミナー: 量子プラズモニクス

Date: (THU) 7th February 2019
Time: 14:40-15:40 (Seminar)
Venue: D404 Seminar Room, Graduate School of Engr. Sci., Toyonaka Campus, Osaka University

Speaker: Prof. Mark Tame (SARChI Professor at Stellenbosch University)
Topics: Quantum information, Plasmonics, Quantum sensing
Title: Quantum plasmonics
Abstract:
Integrated photonics is an attractive platform for quantum
state engineering. Here, dielectric materials are often used to
construct complex optical circuitry. Plasmonic materials can provide a
way to confine light to much smaller scales, which enables the
enhancement of light-matter coupling. This can be used to build
single-photon sources and switches, both of which are important for
quantum technologies. Unfortunately, the confinement of light with
plasmonics comes at the expense of significant loss. However, recent
studies have shown that with careful engineering one can overcome loss
and even exploit it for realising quantum applications at the
nanoscale. I will talk about some of these applications, many of which
have been experimentally demonstrated, including quantum sensing and
quantum random number generation.

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未来研究推進センターセミナー
日時:2018年7月30日(月) 15:00~16:00
場所:基礎工G棟セミナー室 G215-221
講演者:Prof. Şahin Kaya Özdemir (The Pennsylvania State University, 基礎工学研究科 特任教授)
演題:Metrology with optical resonators at exceptional points
概要:
Whispering-gallery-mode (WGM) optical microresonators have emerged as excellent platforms for exploring basic science and for fabricating functional devices. They have been used for sensing, cavity-QED, optomechanics, low threshold lasing, and most recently for the realization of parity-time (PT) symmetry and exceptional points in optics. In this talk, after briefly reviewing the physics and the applications of WGM microresonators, I will discuss how light-matter interactions can be enhanced when these resonators are operated at exceptional points, which are non-Hermitian degeneracies at which two or more of the complex eigenvalues and the corresponding eigenstates of a physical system coalesce. As examples, I will show how the performance of optical sensors (e.g., particle detection, refractive index sensing, and displacement and force detection) can be improved close to an exceptional point, and how the exceptional points affect the optomechanical interactions and phonon laser performance. I will end the talk giving a brief summary of other interesting phenomena we study with WGM resonators and discussing some of the opportunities and challenges in the WGM research.

References:
1. Exceptional points enhance sensing in an optical microcavity. W. Chen, Şahin Kaya Özdemir , G. Zhao, J. Wiersig, and L. Yang, Nature 548, 192 (2017).
2. Enhanced sensitivity at higher-order exceptional points. H. Hodaei, A. U. Hassan, S. Wittek, H. Garcia-Gracia, R. El-Ganainy, D. N. Christodoulides, and M. Khajavikhan, Nature 548, 187 (2017).
3. A phonon laser operating at an exceptional point. J. Zhang, B. Peng, Şahin Kaya Özdemir , K. Pichler, D. O. Krimer, G. Zhao, F. Nori, Y. -X Liu, S. Rotter, and L. Yang, Nature Photonics 12, 479 (2018).
4. High-order exceptional points in optomechanics. H. Jing, Şahin Kaya Özdemir , H. Lu, and F. Nori, Scientific Reports 7, 3386 (2017).
5. Metrology with PT-symmetric cavities: Enhanced sensitivity near the PT-phase transition. Z. P. Liu, J. Zhang, Şahin Kaya Özdemir , B. Peng, H. Jing, X. Y. Lü, C. W. Li, L. Yang, F. Nori, and Y.-X. Liu, Physical Review Letters 117 (11), 110802 (2016).

共催:先導的学際研究機構量子情報・量子生命研究部門
基礎工学研究科未来研究推進センター
問合せ先:阪大基礎工 山本俊