セミナー・シンポジウム
2015年(セミナー)
「量子と生命」研究会（第１回、第２回）
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「量子と生命」研究会（第１回）
日時：2016年1月29日（金） 13:30～18:30
場所：大阪大学基礎工学研究科（豊中キャンパス）国際棟 Σホール
プログラム：
13:30～13:40 井元信之 基礎工学研究科教授
「はじめに」
13:40～14:40 前田公憲 埼玉大学大学院理工学研究科 准教授
「渡り鳥の磁気コンパスとスピンの量子力学」
14:40～15:00 コーヒーブレイク
15:00～16:00 山口兆 ナノサイエンスデザインセンター 招聘教授
「光合成Mnクラスターのスピン状態とESR」
16:00～16:20 コーヒーブレイク
16:20～17:20 岡田康志 理化学研究所生命システム研究所 チームリーダー
「量子脳仮説は荒唐無稽なのか」
17:20～18:30 フリーディスカッション ＆ 懇親会
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「量子と生命」研究会（第２回）
日時：2016年2月8日（月） 13:30～15:30
場所：大阪大学基礎工学研究科（豊中キャンパス）国際棟セミナー室
プログラム：
13:30～13:40 井元信之 基礎工学研究科教授
「はじめに」
13:40～14:40 石崎章仁 分子科学研究所 特任准教授
「凝縮相量子ダイナミクスの理論とその光合成初期過程への展開」
14:40～15:00 コーヒーブレイク
15:00～15:30 パネルディスカッション（予定）
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主催：大阪大学未来研究イニシアティブ・グループ支援事業「量子インターフェース」
（代表 井元信之 基礎工学研究科教授）
共催：未来研究推進センター
問い合わせ先：基礎工学研究科 北川勝浩
電話 06-6850-6320
量子インターフェースセミナー 31
日時：2015年12月18日（金） 15:00～16:30
場所：基礎工学研究科 未来研究推進センターセミナー室 G215
講師：Professor Yuriy A. Kosevich
(Semenov Institute of Chemical Physics of Russian Academy of Sciences, Moscow,
Russia)
題目：Phonon interference in atomic-scale metamirrors, phonon nanocapacitors and in
heat transfer through crystal interfaces
概要：
In this talk, I will present and discuss three-dimensional atomic-scale models of
metamaterials, in which destructive interference of lattice waves (phonons) allows
one to control phonon propagation and thermal conductance in the nanosystem. I will
discuss a possibility of the total resonant reflection (transmission antiresonance)
or total absorption of a phonon by the two-dimensional lattice defect, the effective
thickness of which is much smaller than the phonon wavelength. I will discuss several
proposals to build atomic-scale interference phonon metamirrors based on this
phenomenon. I will also present the results which show that the anharmonicity of
interatomic bonds and random distribution of defect atoms in the crystal metaplane do
not deteriorate the antiresonance. The unusual effect of the reduction of thermal
conductance of the nanosystem by increasing the number of conducting channels for
heat waves will be described [1]. On the basis of such metamaterials, highly
sensitive atomic-scale metamirrors for heat waves can be created. Hypersonic
interference metamirrors can be used to build ultracompact phonon nanocapacitors for
the storage and emission (lasing) of coherent Terahertz lattice waves [2].
Destructive interference of lattice waves will be compared with two-photon quantum
interference in optics. Quasi-one-dimensional lattice models for the facilitation of
analytical modeling and interpretation of the underlying mechanisms in three-
dimensional phononic metamaterials, including nonlinear ones, will also be discussed.
[1] H. Han, L. Potyomina, A. A. Darinskii, S. Volz, and Yu. A. Kosevich "Phonon
interference and thermal conductance reduction in atomic-scale metamaterials", Phys.
Rev. B Rapid Communications 89, 180301-1-180301-5 (2014).
[2] H. Han, B. Li, S. Volz, and Yu. A. Kosevich "Ultracompact interference phonon
nanocapacitor for storage and lasing of coherent terahertz lattice waves", Phys. Rev.
Lett. 114, 145501-1-145501-6 (2015).
共催：未来研究推進センター
問い合わせ先：阪大基礎工 豊田健二
量子インターフェースセミナー 30
日時：2015年11月13日（金） 16:00～17:00
場所：基礎工C棟4階共用セミナー室 C419-23
講師：Prof. Sahin Kaya Ozdemir (Washington University in St. Louis)
題目：Parity-time symmetry and exceptional points in optics
概要：
Whispering-Gallery-Mode (WGM) optical microresonators represent
open physical systems that are characterized by non-Hermitian
Hamiltonians, and thus by appropriately steering the system parameters,
their complex eigenvalues and the corresponding eigenstates can be made to
coalesce giving rise to a degeneracy referred to as exceptional point
(EP). In this talk, I will present applications enabled by driving WGM
resonators through EPs. We will first show parity-time (PT) symmetry and
its breaking in coupled WGM resonators with balanced loss and gain, and
then discuss how this system can be utilized for nonlinearity-based
nonreciprocal light transmission when it is operated in the broken-PT
phase [1]. In this way, nonreciprocal light transmission is achieved with
power levels as low as a few microwatts. Next, we will show that
modulating the loss contrast between two lossy resonators can bring the
system to an EP which then leads to the counterintuitive observation of
loss-induced suppression and revival of lasing in WGM microresonators [2].
This opens a new way to control loss and to benefit from loss in photonic
system. We will end the talk discussing some of the on-going projects in
our group and the opportunities and challenges in the WGM research, in
particular within the framework of exceptional points and PT-symmetry.
[1] B. Peng et al., Nat. Phys. 10, 394-398 (2014).
[2] B. Peng et al., Science 346, 328 (2014).
共催：未来研究推進センター
問い合わせ先：阪大基礎工 井元信之
量子インターフェースセミナー 29
日時：2015年11月10日（火） 14:00～15:00
場所：Ｄ４１２（基礎工物性セミナー室）
講師：Mark Tame 准教授 （大阪大学基礎工学研究科/Kwazulu-Natal大学）
題目：Quantum plasmonic nanostructures
概要：
In my talk I will review some recent progress in the
theoretical and experimental investigation of plasmonic nanostructures
in the quantum regime. Here, surface plasmons - electromagnetic
excitations coupled to electron charge density waves localized on
metallic nanostructures - enable the confinement of light to scales far
below that of conventional optics. They can therefore be used for
controlling quantum light-matter interactions at the nanoscale, with a
range of potential applications in quantum information science.
共催：未来研究推進センター
問い合わせ先：阪大基礎工 井元信之
量子インターフェースセミナー 28
日時：2015年10月27日（火） 13:30～14:30
場所：Ｄ４１２（基礎工物性セミナー室）
講師：Rekishu Yamazaki (RCAST, University of Tokyo)
題目： Quantum Optomechanics: Quantum control of macroscopic collective mode
概要：
“Why aren’t there any quantum states in our daily life?” Question that has been boggling physicists mind over a hundred year is still a valid one. A fragile quantum nature seems to disappear rather quickly as the dimension of the matter increases. One of the newest quantum system, optomechanics, might be able to answer this long standing question.
Optomechanical system, a mechanical oscillator coupled to an electromagnetic field (often with a cavity) has evolved rapidly in last several years by incorporating MEMS/NEMS fabrication technique as well as coherent control technique matured in the field of quantum electronics. Recently, a millimeter size membrane has been laser cooled to the quantum ground state, and number of researches in both microwave optical regime are conducted for the quantum control of a macroscopic oscillator. In this talk, we review the basics of the quantum optomechanics, as well as our effort for the development of the quantum transducer using optomechanical systems.
共催：未来研究推進センター
問い合わせ先：阪大基礎工 山本俊
量子インターフェースセミナー 27
日時：2015年10月22日（木） 14:00～15:00
場所：基礎工学部 J棟1階 共用セミナー室 (J114-120)
講師：Professor Christian Ospelkaus （Institut für Quantenoptik, Leibniz Universität Hannover, Germany）
題目： Quantum logic and precision experiments with ions in microfabricated traps
概要：
We have designed and fabricated a surface-electrode ion trap with a single integrated microwave conductor for implementing spin-motional couplings between ions. When operated at cryogenic temperatures, the design is expected to overcome the main (expected) limitations of the initial demonstration experiment for near-field microwave quantum logic, which were the spatio-temporal stability of the microwave near-fields and anomalous motional heating. We discuss loading of single 9Be+ ions into the trap using photoionization from an ablation plume generated by a single laser pulse hitting a Beryllium wire. We discuss the implementation of a first order field-indpendent qubit, micromotion nulling using near-field gradients, motional sideband transitions and the characterization of the near-field gradient using a single ion.
We also discuss first steps towards the implementation of a microfabricated cylindrical Penning trap for quantum logic inspired cooling and detection of single (anti-)protons.
共催：未来研究推進センター
問い合わせ先：阪大基礎工 田中歌子
量子インターフェースセミナー 26
日時：2015年10月15日（木） 13:00～14:00
場所：基礎工C棟4階共用セミナー室 C419-23
講師：鈴木 正 講師（埼玉医科大学医学部）
題目： 「量子クエンチと動的相転移」
概要：
近年ハミルトニアンに含まれるパラメターを瞬間的にあるいは
ゆっくりと変化させることに伴う量子多体系の非平衡時間発展
が注目を集めている。とりわけ時間発展した波動関数と始状態
のそれとのオーバーラップ（Loschmidtエコーと呼ばれる）に
現れる特異性は平衡系の相転移とのアナロジーがあって興味深
い。本セミナーでは平衡系の相転移から始めて量子相転移、
量子クエンチなどにまつわる話題に触れ、縦横磁場中の
1次元イジング模型に関して我々が明らかにしたことを紹介する。
共催：未来研究推進センター
問い合わせ先：根来誠（基礎工学研究科電子光科学領域）
Tel:06-6850-6321（内線6321）
量子インターフェースセミナー・未来研究推進センター（共催）25
日時：2015年10月5日（月） 13:30～14:30
場所：基礎工学国際棟 １Ｆ セミナー室
講師：Professor Rainer Blatt
(University of Innsbruck, Austrian Academy of Sciences)
題目: The Quantum Way of Doing Computations
概要：
Since the mid-nineties of the 20th century it became apparent that one of
the centuries’ most important technological inventions, computers in
general and many of their applications could possibly be further
enormously enhanced by using operations based on quantum physics. This is
timely since the classical roadmaps for the development of computational
devices, commonly known as Moore’s law, will cease to be applicable within
the next decade due to the ever smaller sizes of the electronic components
that soon will enter the quantum physics realm. Computations, whether they
happen in our heads or with any computational device, always rely on real
physical processes, which are data input, data representation in a memory,
data manipulation using algorithms and finally, the data output. Building
a quantum computer then requires the implementation of quantum bits
(qubits) as storage sites for quantum information, quantum registers and
quantum gates for data handling and processing and the development of
quantum algorithms.
In this talk, the basic functional principle of a quantum computer will be
reviewed. It will be shown how strings of trapped ions can be used to
build a quantum information processor and how basic computations can be
performed using quantum techniques. In particular, the quantum way of
doing computations will be illustrated by analog and digital quantum
simulations and the basic scheme for quantum error correction will be
introduced and discussed. Scaling-up the ion-trap quantum computer can be
achieved with interfaces for ion-photon entanglement based on high-finesse
optical cavities and cavity-QED protocols, which will be exemplified by
recent experimental results.
主催：大阪大学未来研究イニシアティブ・グループ支援事業「量子インターフェース」
共催：大阪大学基礎工学研究科未来研究推進センター
問い合わせ先：阪大基礎工 田中 歌子
Tel: 06－6850－6326
未来研究推進センター・量子インターフェースセミナー（共催）24
日時：2015年7月16日（木） 14:00～15:00
場所：基礎工学国際棟 １Ｆ セミナー室
講師：Dr Matthias Keller (ITCM-Group, University of Sussex (UK))
題目: The UK Quantum Technology Initiative and Ion Based Quantum Networks
概要：
Recently, the UK government has announced the investment of ￡270 million into the
commercialisation of quantum technologies. This investment is flowing into several
specific funding schemes, most noticeably the Quantum Technology hubs, Training and
Skills hubs for Quantum System Engineering and a significant investment into capital
equipment. Quantum technologies with trapped atomic ions are an important area of
this investment.
The focus of the ITCM-group is on the implementation of ion-photon interfaces as
nodes for quantum networks. I will give an overview of the UK’s Quantum Technology
Initiative and our contribution to this area.
主催：大阪大学基礎工学研究科未来研究推進センター
共催：大阪大学未来研究イニシアティブ・グループ支援事業「量子インターフェース」
問い合わせ先：阪大基礎工 山本俊
量子インターフェースセミナー23
日時：2015年5月20日（水） 13:30～14:30
場所：D412-414(物性共用セミナー室）
講師：Dr.Igor Aharonovich (School of Physics and Advanced Materials, University of Technology, Sydney)
題目: Enhancing emission from color centers in diamond
概要：
Color centers in diamond offer a unique platform for generation of
quantum light at room temperature. In this talk I will highlight our
recent self assembly processes to enhance emission from single NV
centers in nanodiamonds. The first approach utilizes a facile assembly
of hybrid nanodiamond-silver nanowire system that allows efficient
plasmon coupling. The 2nd approach involves single step coating of
single nanodiamonds with bio-compatible molecules. While fundamentally
different, each method offers unique advantage for sensing and future
device engineering.
If time permits, I will briefly discuss new emerging results on new
color centers as well as new avenues for electron beam induced etching
of diamond.
問い合わせ先：阪大基礎工 鈴木研究室 水落憲和
量子インターフェースセミナー22
日時：2015年5月12日（火） 10:30～12:00
場所：理学部H棟6階 セミナー室B（H601）
講師：遊佐剛（東北大学 大学院理学研究科 准教授）
題目: 「量子ホール系を用いた量子エネルギーテレポーテーションの実装」
概要：
空間的に離れた場所に何らかのキャリアを物理的に送ることなしに、離れた地点
からエネルギーを取り出すことのできるという量子エネルギーテレポーテーショ
ン(QET)を実証するための実験方法について述べる。まずQETに関する説明を行っ
たあと、従来数学的な議論にとどまっていたQETを量子ホール系でどのように検
証するか、その実験方法について説明し、得られることが予想されるエネルギーゲインのオーダーなどを議論する。
小林研介（理学研究科物理学専攻 ex 5368）
量子インターフェースセミナー21
日時：2015年5月11日（月） 14:40-16:10
場所：理学部H棟6階 セミナー室B（H601）
講師：遊佐剛（東北大学 大学院理学研究科 准教授）
題目: 「分数量子ホール系の実空間イメージング-光で見る多体系の電子と核スピン」
概要：
半導体を光励起することで生成されるTrion(電子2個ホール1個からなる励起子、
荷電励起子)をプローブにすることで、これまで実空間観察できなかった分数量
子ホール効果の可視化が可能となった。このイメージング法を用いて明らかに
なってきた最近の研究(分数量子ホール効果の形成過程や、スピン相転移の実空 間観察、核スピン偏極の可視化など)について紹介する。
小林研介（理学研究科物理学専攻 ex 5368）
2014年(セミナー)
量子インターフェースセミナー20［特別講演］
日時：2015年3月26日（木） 15:00～16:30
場所：理学研究科H棟 H701（セミナー室A）
講師：尾関章 教授（元朝日新聞論説副主幹・科学医療部長、現北海道大学客員教授）
題目: 「湯川中間子論を生んだ大阪の街」
概要：
日本初のノーベル賞を受けた理論物理学者、湯川秀樹は京都と結びつけて語られることが多い。京大出身、長く京大教授を務めた人だからだ。だが１９３４（昭和９）年、ノーベル物理学賞の授賞理由となる中間子論を口頭発表したとき、湯川は誕生まもない大阪帝国大学の講師だった。赴任後しばらく京都から大阪まで通っていたころ、京阪電車に揺られながら原子核内の力について考えていたことは自伝『旅人』に書かれている。
今回は、湯川が１９３４年に綴った個人日記に焦点を当てる。朝日新聞が湯川生誕１００年にあたる２００７年に家族の了解を得て公開し、『湯川秀樹日記』（小沼通二編、朝日選書）に収めたものだ。中間子論発表の１カ月あまり前、１０月９日から１２日の４日間、文面に突然現れた「γ’」（ガンマプライム）という謎めいた文字。これこそは核内の力を媒介する粒子、すなわち中間子の着想を得たしるしではないかと見られている。
ただ、湯川日記の意義は、こうした２０世紀物理学史を跡づける史料としての価値にとどまらない。そこには、時間を見つけてはデパートでショッピングを楽しみ、催し物会場を巡って歩く青年の姿がある。その背景には、昭和に入ってターミナルデパートが生まれ、地下鉄が開業し、大通りも貫かれたというモダニズム都市大阪の活況もあった。
世界像を塗りかえるような科学研究を生むには、ただアカデミズムに投資をするだけでは足りない。若い学究が知的刺激に満ちた空気を吸えるような空間をつくりだすこともまた大切である――そんなことが、湯川秀樹２７歳の生き生きとした暮らしぶりから感じとれるのである。
問い合わせ先：阪大基礎工 井元信之
協力：大阪大学総合学術博物館湯川記念室
量子インターフェースセミナー19
日時：2015年3月17日（火） 15:00～16:30
場所：基礎工Ｇ棟２階未来研究推進センターセミナー室 Ｇ215-221
講師：松井伸之 教授（兵庫県立大学大学院工学研究科）
題目: 「量子計算知能展望 ― 量子粒子群最適化法を中心として ―」
概要：
ミクロの不可思議な量子の世界の理解に挑み続けてきた量子力学は，現在では情報科学と相互
に関係し，量子情報科学技術分野へと展開している．波と粒子の二重性，相補性，非局所性，
量子の絡み合いなど量子力学が提示する数理的概念は，意識とのかかわりにおいて古くから議
論されてきた．その発展の一つとして，量子脳理論も試論されてきたが，計算知能とのかかわ
りにおいては，量子アルゴリズムの発見(1994年)に刺激され，ニューロン状態記述と量子状態
記述との類似性に端を発した量子ニューラルネットワーク研究が最初に試みられてきた．その
後，量子遺伝アルゴリズムや量子粒子群最適化法など，量子力学に鼓舞された各種の計算知能，
すなわち量子計算知能研究が活性化しつつあり，Quantum neural computation，Quantum
inspired Intelligence，Principles of Quantum Artificial Intelligenceなどの成書も出版
され始めた．本研究紹介では，最初に，量子力学と計算知能とのかかわりを量子計算知能小史
として広く概観し，続いて，量子ビットニューラルネットワーク，量子粒子群最適化法などの
研究成果の一端，特に最近精査を行ってきた量子粒子群最適化法(Quantum Particle Swarm
Optimization)の研究を紹介しつつ，量子計算知能の今後の研究動向なども考察してみたい．
問い合わせ先：阪大基礎工 井元信之
量子インターフェースセミナー18
日時：2015年3月4日（水） 14:00～15:30
場所：基礎工Ｇ棟２階未来研究推進センターセミナー室 Ｇ215-221
講師：湯本潤司 教授 （東京大学理学系研究科 フォトンサイエンス研究機構）
題目: コヒーレントフォトン技術によるイノベーションの創出
概要：
この10年間、レーザー技術は、急速に進歩し、レーザーでの電気から光への変換効率も飛躍的に向上し、「フォトンコスト」は劇的に低下している。また、レーザーの更なる大出力化も進められており、金属やガラスの切断、融着など、様々な生産現場にレーザーが導入され、産業におけるレーザー技術の依存度は、ますます、高まっている。
東京大学理学系研究科、工学系研究科では、民間企業と連携し、文科省/JST COI Streamプログラムの一つとし、「コヒーレントフォトン技術によるイノベーション拠点」を推進している。(2013年11月から9年間のプログラム) このプログラムでは、レーザー技術の旧究極を追求するとともに、現在のレーザー光加工技術を、「光で切るとは、何か」という基礎に立ち返り、そこでの知見を、新しいテクノロジー、イノベーションにまで発展させることを目指している。
最近、「新産業革命」というコンセプトが話題になっているが、単に、製造技術だけの進歩ではなく、材料・素材も含めた「ポスト新産業革命」をターゲットとして研究開発を行う重要性を議論する。
問い合わせ先：阪大基礎工 井元信之
量子インターフェースセミナー17
日時：2015年1月13日（火） 14:40～15:40
場所：基礎工 J棟共用セミナー室 J114
講師：中村一平 氏 （東京工業大学 理工学研究科 物性物理学専攻 松下研究室）
題目: 単一核スピン状態の光観測に向けた結晶中の希土類イオンの一イオン分光
概要：
結晶中にドープされた不純物希土類イオンは、温度数ケルビンに冷却すると核スピン状態の遷移を光学遷移を利用して検出できる系として知られている。この性質を利用して、ホールバーニング、光検出磁気共鳴などの分光実験がアンサンブルの核スピ
ンについて行われてきた。講演者は、フッ 化ランタン結晶中にドープされた多数の希土類イオン(Pr3+)一つ一つを分光し、単一核スピン状態の光観測を実現しようと努力してきた。単 一核スピンの観測に向けた最大の困難は、そもそも希土類イオンの発光が非常に弱いために、単一イオンの発光検出すら満足には行われていないことであった。そこで、単一分子顕微鏡の感度向上、単一Pr3+の吸収線を分解するための周波数安定化レーザー光源の製作に長く取り組み、昨年 ついに単一Pr3+の発光検出とPr核スピンの光ポンピング実験を成功させた。
この成果はつい先日Scientific Reports誌の論文として出版された。
(Scientific Reports 4, Article number: 7364 doi:10.1038/srep07364,
http://www.nature.com/srep/2014/141208/srep07364/full/srep07364.html)
問い合わせ先：阪大基礎工 鈴木研究室 水落憲和
量子インターフェースセミナー16
日時：2015年1月13日（火） 13:30～15:00
場所：D棟共用セミナー室（D404-408)
講師：角谷良彦 氏 （東京大学 大学院情報理工学系研究科 コンピュータ科学専攻 助教）
題目: 量子計算におけるプログラム検証の利用
概要：
通常の計算の世界では、プログラムを検証するための様々な形式手法が研究されている。この講演では、量子計算に応用可能な形式手法を紹介する。テーマの一つは量子プログラミング言語とその検証である。プログラムを検証する枠組みにホーア論理と呼ばれるものがある。この講演では、量子計算を記述することのできるプログラミング言語とその言語に合わせたホーア論理について紹介する。もう一つのテーマは量子プロセス計算である。プロセス計算は通信や並列実行を明示的に扱うための体系であり、プロトコルの記述などに向いている。今回は、量子プロセス計算を用いて量子プロトコルの安全性を検証する手法について議論する。
問い合わせ先：阪大基礎工 井元研究室 生田力三
研究会4
『マイクロイオントラップ講演会』
日時：2014 年 12 月 25 日(木) 13:30-16:05
場所：大阪大学豊中キャンパス 基礎工学部国際棟（シグマホール）１階 セミナー 室
プログラム:
13:30 -13:50 占部伸二 (阪大 ) イン トロダクション
13:50 -14:15 鹿野豊 (分子研 ) イオントラップを用いたフォノン干渉と量子基
礎実験 -量子基礎論から見たマイクロイオントラップへの期待 -
14:15 -14:40 豊田健二 (阪大 ) イオン配列をもちいたジェインズ・カミング
ス・ハバード模型の量子シミュレーションとその大規模化への展望
14:40 -14:55 休憩
14:55 -15:20 向山敬 (電通大 ) 極低温中性原子‐イオン混合系の研究とマイク
ロイオントラップ
15:20 -15:50 田中歌子 (阪大 ) 平面型イオントラップ－多彩な応用範囲と設計
の基本－
15:50 -16:05 田中秀吉 (NICT) イオントラップ を可搬化する電池駆動型イオン
ポンプ
（講演会は事前登録不要）
主催 未来イニシアティブ 量子インターフェース
量子インターフェースセミナー15
日時：2014年9月18日（木）14:00～15:30
場所：D棟セミナー室（D404-408)
講師：井戸哲也 氏 (情報通信研究機構(NICT) 時空標準研究室 研究マネージャー)
題目: 光格子時計の周波数一致証明への取り組みと占部研究室への標準周波数の供給
概要：
周波数は他の物理標準と比して得られる確度が数桁良いことはよく知られているが、もう一つの強みは、標準が標準研究所の中だけで得られるのではなく、GPSやファイバリンクを介して、離れた地点に(実効的に)伝送可能な点である. 情報通信研究機構(NICT)では、ストロンチウム光格子時計が稼働している。我々はこれらの伝送技術を駆使して「研究機関によらない光格子時計の生成周波数の一致」を証明する努力をしている. その一端として今回東大との光ファイバリンク、と静止衛星を介したドイツPTBとの周波数リンクを紹介する . 東大リンクでは標高差56mに基づく一般相対論効果がわずか10秒程度の信号積算で明瞭に検出された. また、このたび阪大基礎工学棟の屋上と占部研究室を結ぶGPSケーブル・光ファイバケーブル(新規敷設)を利用して衛星リンクでCa+の絶対周波数測定を行うことになったため、その紹介と共にとりわけGPSケ-ブルについてこれにどのような受信器や局部発振器を加えると、どの程度の安定度や確度のマイクロ波周波数標準を基礎工学棟で得られるようになるのかを概説
する
問い合わせ先：阪大基礎工 井元信之
量子インターフェースセミナー14
日時：2014年８月27日（水）１３：３０～
場所：Ｄ４１２（基礎工物性セミナー室
講師：Dr Junghee Ryu (Institute of Theoretical Physics and Astrophysics University of Gdansk)
題目: Operational quasi-probability to refute macroscopic local realism
概要：
We propose an operational quasi-probability function for qudits which enables a direct comparison between quantum and classical statistics.
The quasi-probability function becomes a legitimate probability function, satisfies positive semidefiniteness and normalized to one, if measurement setups are described by a classical model.
Reciprocally, any negativities for some quantum states indicate a nonclassicality.
As a classical model, we consider a local hidden variables with noninvasive measurability assumed.
As a simplest example, we will discuss the nonclassicality for a single qubit, and suggest an optical experiment.
In addition, we will discuss a “quantometer” to test if a given process is quantum.
問い合わせ先：阪大基礎工 井元信之
量子インターフェースセミナー13
日時：2014年 5月14日（木）16:20～17:50、15日（金）13:00～14:30
場所：基礎工共用セミナー室 Ｄ404-408
講師：押川正毅教授 （東京大学物性研究所）
題目: 14日「量子スピン系の基礎 ースピン系の量子ゆらぎと粒子描像ー」、15日「量子スピン系の最近の話題 ー新奇な秩序とトポロジカル相ー」
概要：
「量子スピン系の基礎 ースピン系の量子ゆらぎと粒子描像ー」
量子スピン系は、磁性体のモデルとして長年研究されてきただけでなく、最も単純な量子多体系として多くの重要な概念を生み出す苗床としての役割も果たしてきた。
本講演では、まず歴史的な発展の順序にも沿って、古典スピン系と量子スピン系の差異を通じて量子ゆらぎの重要性について議論する。
さらに、量子ゆらぎによって生み出されるスピン液体状態の概念も導入し、具体的な例として1次元量子反強磁性体におけるハルデンギャップ系を紹介する。
量子ゆらぎが強い場合、古典スピンに基づく描像は定性的にも適応できないことが多い。古典スピンに立脚した描像と相補的なアプローチとして、量子多粒子系としての記述を導く。
「量子スピン系の最近の話題 ー新奇な秩序とトポロジカル相ー」
前日の基礎を踏まえて、量子スピン系で最近注目されているトピックスをいくつか紹介する。
たとえば、スピンネマティック相のように新奇な秩序パラメータに関する長距離秩序を持つ相や、局所的な秩序パラメータを持たないトポロジカル相の例を予定している。
問い合わせ先：阪大基礎工 北川研究室 根来誠
量子インターフェースセミナー12
日時：2014年5月15日（木） 14:40-16:10
場所：基礎工学部 B棟 B300講義室
講師：Dr. Philipp Neumann 氏（Physikalisches Institut, Stuttgart University, Germany）
題目: NV centers in diamond solid state spins applied in quantum registers and as multipurpose nanoscale probes
概要：Single nitrogen-vacancy (NV) defect centers in diamond are extraordinary color centers with a remarkable set of properties. First, they are optically addressable at the single level. The latter gives access to the ground state electronic spin triplet, which can be optically initialized and read out. Furthermore, at room temperature coherence times (a few milliseconds) are long compared to manipulation times (down to nanoseconds) mainly due to recent advances synthetic diamond quality.
In recent years, NV center spins were used to detect tiny magnetic fields and proximal electron and nuclear spins. While the first application opens up many possibilities for quantum metrology especially at the nanometer scale, the second application has led to small, functional quantum registers. Particularly, 13C nuclear spins in the diamond lattice and near NV centers were used to create non-local quantum states.
Here, we are going to present novel knowledge about the NV center’s electronic and spin properties which allows improving sensing capabilities. As an example, the NV electron spin can be made sensitive to further quantities like temperature, electric fields and lattice strain. Very recently, we achieved the detection of a single elementary charge at room temperature.
Furthermore, we presenting recent achievements in scaling our solid state spin registers. On the one hand, we couple and entangle proximal NV electron spins via their mutual magnetic dipole interaction. On the other hand, individual NV centers are equipped with several nuclear spins to demonstrate essential quantum algorithms. As a prominent example, we protect stored quantum coherences against dephasing via quantum error correction. The latter is essential for any scalable architecture of quantum computation or long-range quantum communication via quantum repeaters.
As the high fidelity spin control becomes challenging in continuously growing registers we started applying optimal control techniques. We will show recent applications and discuss the scalability of this approach.
問い合わせ先：阪大基礎工 鈴木研究室 水落憲和
量子インターフェースセミナー11
日時：2014年4月28日（月）14:40-16:10
場所：基礎工学部 D棟 D404-408(基礎工共用セミナー室)
講師：Igor Aharonovich 氏（School of Physics and Advanced Materials, University of Technology, Sydney）
題目: Wide bandgap semiconductors for Nanophotonics
概要：Optical microcavities are important components in studying solid state cavity quantum electrodynamics and developing novel devices such as low threshold lasers, single photon sources and ultra-sensitive sensors. Wide bandgap semiconductors are particularly interesting in this respect due their ability to host bright emitters in the whole spectral range from ultraviolet to the infra-red. In the first part of my talk, I will discuss fabrication methods of optical resonators out of gallium nitride containing InGaN quantum dots (QDs). Quality factors as high as ~ 10,000 were measured from the microdisk cavities and low threshold lasing was achieved. Furthermore, we developed a dynamical tuning of the whispering gallery modes of the microdisk cavities based on a selective, in situ photo-enhanced process. Such tuning is essential to demonstrate efficient coupling interaction between the cavity mode and the emitter. I will then discuss diamond as an emerging platform for room temperature quantum information processing. In particular, I will describe our efforts to incorporate novel ultrabright emitters into practical photonic structures and devices sculpted out of a single crystal diamond. A special attention will be devoted to the homoepitaxial regrowth process of thin diamond membranes that served as building blocks for optical cavities with quality factors of ~3000. Finally, I will briefly discuss a completely novel approach to engineer optical cavities out of SiC ? one of the most promising materials for modern optoelectronic devices. Realization of optical cavities out of wide bandgap semiconductors is a pivotal step towards integrated nanophotonic networks with improved functionalities and a better understanding of lightmatter interactions at the nanoscale.
問い合わせ先：阪大基礎工 鈴木研究室 水落憲和
2013年
量子インターフェースセミナー10
日時：2014年3月19日（水） 15:00-16:00
場所：基礎工学部 D棟 共用セミナー室（D408)
講師：山下眞 氏（NTT物性科学基礎研究所）
題目: 光格子中の冷却原子が拓く量子の世界
概要：光格子はレーザー光で作った人工の結晶です。光の干渉を利用しているため光格子は欠陥や不純物のない理想的な結晶になっています。近年、この光格子の中にナノケルビンの極低温にまで冷却された原子気体を閉じ込めて、固体物理における多体問題のシミュレーションを行ったり、さらには量子計算を実行しようとしたりする研究が大きな注目を集めています。講演では、光格子の原理から始めて、光格子を応用した最近の進んだ実験のいくつかを紹介したいと思います。また、我々の最新の研究成果である、光格子中の冷却原子を使って量子クラスター状態を作成する理論提案についても説明する予定です。
問い合わせ先：阪大基礎工 井元信之
量子インターフェースセミナー9
日時：2014年3月19日（水） 13:30-14:30
場所：基礎工学部 D棟 共用セミナー室（D408)
講師：古田 彩 氏（日経サイエンス ライター）
題目:「マスコミの動き方 ―記者は何を考えて取材しているのか」
概要：近年，研究のアウトリーチが強く求められるようなり，研究者が記者発表をしたり，リリースを出したりすることが多くなりました。マスコミに発表するメリットは情報の拡散力の強さを利用できることですが，記者は研究者の思い通りには動きません。書いてほしいことは書かないし，言っていないことを書きます。本質とは関係のない質問をたくさんしますし、自分で勝手に描いたストーリーに当てはめていると感じることも多いと思います。一体は記者はどうやって科学ニュースを判断し、取材して、書いているのでしょうか。記者の側から見た科学取材の方法をお話し、記者と研究者のつきあい方を考えます。
問い合わせ先：阪大基礎工 井元信之
量子インターフェースセミナー8
日時：2014年3月13日（木） 15:00-16:00
場所：基礎工学部 D棟 共用セミナー室（D408)
講師：田渕豊 氏（東京大学先端科学技術センター博士研究員）
題目: 強磁性体中の静磁波モードとマイクロ波共振器の強結合
Strong coupling between magnetostatic modes in ferromagnet and a microwave resonator
概要：量子トランスデューサは光やマイクロ波などの異種の量子情報キャリア間を変換するデバイスとして、量子通信や、分散型の量子計算機の基本的な素子として研究が行われている。本研究では長距離通信の可能な光から超伝導量子ビットへのキャリア変換を目指し、その変換媒体として強磁性体とマイクロ波共振器に注目している。 強磁性体中のスピンの励起は、その強い交換相互作用のためもはや独立スピン集団の描像ではなく、スピン波または静磁波と呼ばれるモードを形成する。 本研究ではイットリウム鉄ガーネット単結晶集の均一静磁波モードに注目し、熱励起マグノン、熱励起光子がほぼ零の量子領域においてマイクロ波空洞共振器と静磁波モードとの結合を観測したので紹介する。また、超電導量子ビットと均一静磁波モードとの結合に関する取り組みと、その最近の実験結果を紹介する。
問い合わせ先：阪大基礎工 根来誠
量子インターフェースセミナー7
日時：2014年3月13日（木） 13:30-14:30
場所：基礎工学部 D棟 共用セミナー室（D408)
講師：赤松大輔 氏（産業技術総合研究所 計測標準研究部門 時間周波数科 波長標準研究室）
題目: 光周波数コムによる線幅転送技術を用いた光格子時計の開発
概要：
2001年に提案された光格子時計は次世代の秒の定義の有力候補として注目されている。光格子時計による絶対周波数計測の精度は年々向上し、現在では秒の定義であるセシウム原子時計の精度により制限されてしまうまでに至った。そのため、光格子時計自体の精度を評価するには、複数台の光格子時計同士による周波数比較をする必要がある。
産総研では、日本国における標準研究所として早くから光格子時計の研究開発を進め、Yb[1,2]およびSr光格子時計[3]の開発に成功してきた。産総研の光格子時計の特徴として、高速制御可能な光周波数コムによる線幅転送技術により比較的簡単に複数台の狭線幅レーザーを用意していることが挙げられる。
本講演では、産総研における光格子時計の特徴を紹介し、それらを用いた時計遷移周波数比の精密計測の結果について述べる[4]。また、現在開発中のDual光格子時計の現状と展望を述べたい。
[1]T. Kohno et. al., Appl. Phys. Express 2, 072501 (2009).
[2]M. Yasuda et. al., Appl. Phys. Express 5, 102401 (2012).
[3]D. Akamatsu et. al., Appl. Phys. Express 7, 012401 (2014).
[4]D. Akamatsu et.al., submitted.
問い合わせ先：阪大基礎工 井元信之
量子インターフェースセミナー6
日時：2014年3月12日（水） 13:30-14:30
場所：基礎工学部 D棟 4階物性セミナー室(D412)
講師：森田 邦久（九州大学基幹教育院 教育実践部 准教授)
題目: 科学理論の反証可能性について
概要：
「科学が、宗教や疑似科学などの「非科学」と異なるひとつの特徴は、理論に対する反証事例があらわれた際に、理論を放棄し、
新しい理論を提起することにある」とする「反証主義」と呼ばれる立場がある。この立場は一見もっともらしいが、必ずしもそうは言えないことを、
いくつかの科学史上の事例を示しながら議論する。
時間があれば、「では、科学と非科学で反証事例への対処がどのように異なるか」についても述べる。
問い合わせ先：阪大基礎工 井元信之
量子インターフェースセミナー5
日時：2014年3月5日（水） 13:30-14:30
場所：基礎工学部 D棟 4階物性セミナー室(D412)
講師：Vladimir Buzek 教授（Professor, Research Center for Quantum Information,
Slovak Academy of Sciences, Bratislava)
題目: Quantum observations
概要：
In my talk I will outline some epistemological as well as operational problems associated with the quantum theory of measurement. I will address several topics including:
Basic concepts - Why quantum measurements are so much different from classical observations?
Maximum entropy principle - I will discuss how states of quantum systems can be reconstructed from incomplete experimental data when meanvalues of a limited number of the system observables are available from a measurement.
Quantum "clickology" - I will show how information can be extracted from finite-size ensembles of identically prepared quantum systems. I will discuss the role of resources available in measurement. In particular, I will present quantum version of the Bayesian inference method.
Recycling of quantum information - I will address a question whether one can extract some useful information from a quantum system that has already been measured.
Reconstruction of quantum channels - I will also show how quantum channels can be reconstructed from incomplete experimental data.
Compression of quantum information ? if time permits I will briefly show how classical information can be efficiently compressed and encoded into quantum systems.
問い合わせ先：阪大基礎工 井元信之
研究会3
Mini-workshop about "Voltage driven magnetic devices"
日時：2014年2月4日(火) 14:00- 17:30
場所：基礎工学部 D棟４階物性セミナー室(D412)
Program: 14:00-14:45 Prof. van Dijken (Alto Univ. Finland) Electric-Field Control of Magnetic Domain Wall Motion 14:45-15:30 Prof. Kungwon Rhie (Korea Univ.) [QI invited talk] Side jump scattering in amorphous materials (tentative) 15:30-15:50 D.-S. Kim (Korea Univ.) Perpendicular magnetic anisotropy in MgO/CoFeB/FeZr films(tentative) Break 16:00-16:30 Prof. Byung-Chan Lee (Inha University, Korea) Oscillatory tunneling magnetoresistance in magnetic tunnel junctions with inserted nonmagnetic layer 16:30-17:00 Prof.Y. Suzuki ( Osaka Univ.) Voltage effect activities in Osaka Univ 17:00-17:15 K. Nawaoka, M2 (Osaka Univ.) Voltage control of spin wave propagation(tentative) 17:15-17:30 A.Prof. N. Mizuochi (Osaka Univ.) Voltage control of spin states of single NV center
主催 未来イニシアティブ 量子インターフェース
量子インターフェースセミナー4
日時：2014年1月23日（木） 15:00-16:30
場所：基礎工学部 B棟 B104講義室
講師：小寺哲夫（東京工業大学・量子ナノエレクトロニクス研究センター・助教）
題目: 電子スピン量子ビットに向けたシリコン系量子ドットの開発
概要： 我々は、自然界にありふれたシリコンという素材を利用し、高度な微細加 工技術を駆使することで、スピン量子ビットの実現を目指している。量子ドット を用いた電子スピン量子ビットは長いコヒーレンス時間を有するため注目を集め ているが、GaAs等の化合物半導体中では、核スピンとの超微細相互作用による電 子スピンのデコヒーレンスが避けられないという問題がある。シリコン系で電子 スピン量子ビットが実現されれば、95％のシリコン同位体が核スピンを持たない ため、超微細相互作用の影響が小さくなり、長い電子スピンコヒーレンス時間が 期待される。また、シリコン量子ドット作製には、既存のシリコンテクノロジー を適用することができ、スピン量子ビットの集積化に有利な系である。 これまでに我々は、電子を１つ１つ制御よく閉じ込めることのできるシリコン量 子ドットを開発した。また、２つ並んだ量子ドットのそれぞれに電子スピンを１ つずつ閉じ込めることにより、電子スピンの性質により電流が流れなくなる「ス ピンブロッケード」を実現した。さらに、３つ並んだ量子ドットに電子を閉じ込 め、その状態を近傍に配置した電荷検出計により読み出すことにも成功した。こ れらは、電子スピンを利用した量子ビットの実現に向けた重要な要素技術であ る。この成果は、電子線描画技術や酸化技術、エッチング技術などプロセス条件 の改善により、品質の高いシリコン量子ドットを実現することができたことによる。 本セミナーでは、素子の作製法やこれまでに得られた電気伝導特性について、 解説したい。
問い合わせ先：阪大基礎工 鈴木研究室 水落憲和
量子インターフェースセミナー3
日時：2013年11月26日（火） 10:30-12:00
場所：基礎工学部 C棟4階共用セミナー室（C419-423）
講師：大関真之（京大情報・助教）
題目: 量子アニーリングの基礎
概要： 本講演では、第二の量子計算機または手法として最近注目を浴びている「量子ア ニーリング」について、その基礎的数理側面を解説しながら概観してい く。 まずは数値計算手法として創出された背景から、 発展期として2000年代に入っ てからの研究の様子、及びその理解に基づく「量子断熱計算」としての「量子ア ニーリング」を解説する。特に量子ア ニーリングの計算量的評価に関連した古 典アニーリング（シミュレーテッドアニーリング）との対比を数理的に解説す る。実験的にも量子アニーリング が有効であるといういくつかの報告も紹介し ながら、日本で育てられた量子アニーリングをもう一度見直す機会としたい。
問い合わせ先：阪大基礎工 北川研 根来誠
研究会2
研究大学と大学ランキング
日時：2013年11月21日(木) 16:00- 17:30
場所：基礎工学部 D棟４階共通セミナー室(D404)
プログラム
はじめに 高尾 正敏（大阪大学ＵＲＡ）
研究ＩＲと大学ランキング 菊田 隆（大阪大学ＵＲＡ）
主催 基礎工研究企画推進室
企画 物性物理工学領域准教授会
共催 基礎工未来研究ラボシステム
未来イニシアティブ 基礎工５グループ
（20オクターブ分光・計算機ナノマテリアル・分子技術・
環境再生ソリューションモデル・ 量子インターフェース）
量子インターフェースセミナー2
日時：2013年11月12日（火） 14:00-15:30
場所：基礎工学部 A棟 ４階会議室 A403
講師：Prof. Jan Meijer (Nuclear Solid State Physics, University Leipzig,Germany)
題目: Pathway to a scalable solid state quantum computer using NVs?
概要：The development of quantum devices for electronic, optoelectronic or
photonic applications has become more and more in focus. Diamond, as a host
material, plays an increasing role taking advantage of its remarkable
overall physical properties and of some recent technolog-ical breakthroughs.
The nitrogen-vacancy (NV) defect centre in diamond has attracted a lot of
attention in the last decade. It consists of a substitutional nitrogen atom
associated to a carbon vacancy as a first neighbor. Due to unique optical
and spin properties, single NV cen-tres are nowadays used as magnetometers
or single-photon sources and are promising qubits for quantum information
processing at room temperature [1-3]. New quantum devices, based on the
interaction between the spins associated to single NV centres, do require
the ability to create scalable arrays of such centres with high-resolution.
Low kinetic energy single-ion beam implantation enables to address atoms
within a few na-nometers in all three dimensions [4]. This technique is at
the moment the only way to pro-duce an array of e.g. NV centres with
suitable precision as needed to fabricate a quantum array. Defect
engineering is as well as important as the implantation procedure to create
arti-ficial NV centres on demand.
However, the technical solution to optimize the creation of NVs seems to be
found but a scheme to engineer a scalable quantum computer is still open.
A control of the charge states of single NV may be opens the pathway to
fabricate a quan-tum array in the near future. The electron spin associated
to the negatively charged NV- can be manipulated easily. On the contrary,
when positively charged, it turns out that the NV centre is completely
"dark" and cannot be manipulated at all; this promising a very long T2
time for the nuclear spin. Therefore, the controlled switching between the
charge states as shown in [1] together with the swapping of the quantum
state from the electron to the nuclear spin (forth and back) as shown in [2]
should provide both a very long T2 time as well as an optimal manipulation
and readout of the quantum device. The paper will discuss new experimental
results concerning the production and diffusion of vacancies and NV centres,
as well as Fermi level pining, and finally show recent applications.
[1] F. Dolde et al., Nature Physics 9, 139 (2013).
[2] P. Neumann et al., Science 329, 542 (2010).
[3] M. V. Hauf et al., Phys. Rev. B 83, 081304 (2011).
[4] S. Pezzagna et al., Small 6, 2117 (2010).
問い合わせ先 阪大基礎工 鈴木研究室 水落憲和
量子インターフェースセミナー1
日時：2013年11月7日（木） 10:30-12:00
場所：理学部Ｈ棟３階 コミュニケーションスペース
（Ｈ棟３階 エレベータ前）
講師：中村 真 氏 (名古屋大学大学院理学研究科 特任准教授)
題目: 物性物理学者のためのAdS/CFT対応入門とその非平衡物理学への応用
概要：
AdS/CFT対応とは、あるクラスの量子ゲージ理論を一般相対性
理論の枠組みに書き換える「数学的な」道具である。非平衡
統計系の解析を行う際に、系を量子ゲージ理論で設定し、こ
の対応で一般相対性理論の記述に書き換えると、従来の手法
では困難であった解析が可能となる場合がある。本セミナー
では、この手法について物性物理学者向けに入門的解説を行
いたいと考えている。また、講演者の最近の研究成果
arXiv:1006.4105、arXiv:1204.1971、arXiv:1309.4089につい
ても可能な範囲で解説したい。
問い合わせ先：理学研究科 物理学専攻 小林研介
研究会1
未来研究イニシアティブ・グループ支援事業共同主催講演会
「大阪大学の研究戦略と若手に期待すること」
日時：2013年10月18日(金) 15:50-
場所：大阪大学コンベンションセンター研修室
プログラム
15:20 受付開始
15:50 - 16:00 はじめに
16:00 - 16:30 相本三郎 先生 (大阪大学理事・副学長) 講演
16:30 - 17:10 総合討論1
17:30 - 19:30 総合討論2
共同主催：未来研究イニシアティブ１１グループ
・分子技術
・計算機ナノマテリアルデザイン
・２０オクターブ分光
・量子インターフェース
・ベトナム南部環境再生
・インテリジェント生体制御分子
・ナノアライアンス
・グリーンナノマテリアル
・２１世紀課題群と中国
・リスク解析・資本市場研究
・オンサイトマススペクトロメトリー
2015年（シンポジウム）
基礎物理学研究所 研究会
量子制御技術の発展により拓かれる量子情報の新時代
日時：2015年7月13日-16日
場所：京都大学基礎物理学研究所 湯川記念館パナソニック国際交流ホール
詳細：http://quantphys.org/QIST15/top.html
主催：京都大学基礎物理学研究所
共催：未来研究イニシアティブ・グループ支援事業量子インターフェース
第32回量子情報技術研究会 (QIT32)
日時：2015年5月25日(月)-26日(火)
場所：シグマホール
詳細：https://staff.aist.go.jp/s-kawabata/qit/
2014年（シンポジウム）
Physics of Quantum Information Processing (PQIP)- satellite workshop of Asian Conference on Quantum Information Science-
日時：2014年8月25日-26日
場所：シグマホール
詳細：http://quantphys.org/PQIP/Top.html
原子・分子・光科学（AMO）討論会
日時：2014年6月6日-7日
場所：シグマホール
詳細：http://www.atmos.jp/index.html