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N T T- B R L S c h o o l
N T T 物 性 科 学 基 礎 研 究 所を広く知っていただくとともに、若 手 研 究者が大きく育つ機会を提供するため、主に博士課程の学生を対象とした「N T T - B R Lスクール」
を開催いたしました。
“T h e p r i n c i p l e s o f
s o l i d s t a t e q u a n t u m c o m p u t a t i o n”
をテーマに、根本香絵教
授 ( 国 立 情 報 学 研 究 所)、中 村 泰 信 教 授 ( 東 京 大 学) 、武 居 弘 樹
上 席 特 別 研 究員に講 義を行っていただきました。スクール生は講 義、
ラボツアーに参 加するだけでなく、同 時 開 催されたI S N T Tでの研 究発表も行いました。

ISNTTInternational Symposium on Nanoscale Transport and phoTonics

ナノ構 造における電 子・光 物 性 の 研 究と応 用に関する国 際シンポジウム「 I S N T T 2 0 17 」を開 催いたしました。I S N T Tは隔 年で開催されているシンポジウムであり、今 回はS e r g e H a r o c h e 教 授( L a b o r a t o i r e K a s t l e r B r o s s e l , C o l l è g e d e F r a n c e ) による特別基調講演、18 件の招待講演を含め、142 件の口頭・ポスター
発 表が 行われ、関 連する分 野における最 新の研 究 成 果について意
見交換を行いました。

ごあ いさつ表紙モチーフについて

光 発 振 器を使って難 問を解く
新 原 理 の 計 算 機「 L A S O L V 」
2 0 0 0 個 の 縮 退 光 パラメトリック発 振器 の ネットワークを 用 い たイジング 型
計 算 機を実 現し 、組 合 せ 最 適 化 問 題に 対して高 精 度な近 似 解を求めることに 成 功しました 。これは 相 互 作 用 する
光 発 振 器 群が 、ネットワークの 光 損 失を最 小 化 する位 相 状 態 の 組 合 せで発振 する 性 質を 利 用して 、組 合 せ 最 適
化 問 題 の 解 探 索を高 速 に 行う計 算 機
です 。この 新 原 理 の 計 算 機 L A S O L V

日頃より、私どもN T T 物 性 科 学 基 礎 研 究 所の研 究 活 動に多 大なご支援・ご関心をお寄せ頂きまして、誠にありがとうございます。
N T T 物 性 科 学 基 礎 研 究 所では、1 0 ～ 2 0 年 後を見 据え、速 度・容量・サイズ・エネルギーなどの点で、従 来のネットワーク技 術の壁を超えるような新 原 理・新 概 念を創 出することを目的として基 礎 研 究を行っています。そして、この 新 原 理・新 概 念を創 出する過 程で見出した有 望な技 術を新しい産 業の種とすることにより、中 長 期 的なN T T 事 業への貢 献を果たしています。これらのミッションを達 成す
るため、物 理・化 学・生 物・数 学・電 気 電 子・情 報・医 学などを専 門とする幅 広い分 野の研 究 者が 、機 能 物 質 科 学 、量 子 電 子 物 性 、量子光物性に関する研究分野で日々研究に取り組んでいます。

を体 験 できるクラウドシステ ムを公 開

研 究を進 める上では 、N T T 内での 研 究 協 力はもちろんのこと、世し、応 用 探 索 に 向けた取り組 みを開 始

界 各 国の大 学や研 究 機 関とも幅 広く共 同 研 究を行い、「 世 界に開しました。

かれた研 究 所 」としての役 割を果たしています。また、「 サイエンス

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Science Plaza
最 新の研 究 成 果を内 外の皆 様に広く紹 介し、オープンに議 論していただく場とするべく「サイエンスプラザ」を開 催しています。研 究 所 紹介、大 学 教 授などの著 名 人による特 別 講 演、所員によるシンポジウ
ム講 演のほか、数 十 件のポスター展 示やラボツアーによる研 究 紹 介を実施しています。

Advisory Board
2017 年1月30日と31日の2日間、「アドバイザリボードミーティング」
を開 催しました。このボードは、外 部の著 名 研 究 者に研 究 成 果ならびに研 究 計 画を客 観 的に評 価していただき、今 後の研 究マネジメントに反映させるために設置しています。戴いた提案や助言は、研究マネ
ジメントや実 際の研 究に反 映されています。また、ポスターセッション
や、若手研究者とボードメンバの意見交換の場も設けました。

プラザ 」や「 I S N T T 」などの国 際 会 議を当厚 木 R & Dセンタで開 催することにより、積 極 的な情 報 発 信を行うとともに、皆さまのご意 見
やご批 判を頂けるように努めております。さらに、世 界の若 手 研 究者を対 象にした「 N T T - B R Lスクール」を開 催することにより、若 手
研 究 者が 大きく育つ機 会を創出するとともに、世 界 中から集まる参加 者とNTT研究者との間の緊密な交流を促しています。
これらの活 動を通じまして、N T T 事 業のみならず、学 術 的な貢 献も果たしてゆく所 存でございますので、今 後とも一 層 のご指 導・ご鞭撻を賜りますようお願い申し上げます。

NTT物性科学基礎研究所

所 長

03

組織図
Organization

NTT物性科学基礎研究所

所長

企画担当

部長

寒川哲臣

機能物質科学研究部

後藤秀樹

部長

山本秀樹

P5

藤原

聡

P7

部長

後藤秀樹

P9

● ナノデバイス研究グループ● 量子光制御研究グループ● 低次元構造研究グループ● ナノメカニクス研究グループ● 理論量子物理研究グループ● 分子生体機能研究グループ● 超伝導量子回路研究グループ● 量子光デバイス研究グループ● 量子固体物性研究グループ●フォトニックナノ構造研究グループ●客員研 究員… 2 名●リサーチアソシエイト・リサーチスペシャリスト… 1 3 名●海 外 研 修 生 累 計 … 1 9 名

部長

量子光物性研究部● 薄膜材料研究グループ

NTT 物性科学基礎研究所 現在員数
●研 究員… 9 6 名

量子電子物性研究部●国 内 実 習 生 累 計 … 2 8 名

042017 年12月31日付

アド バイザリボード
Advisor y Board
University of California, Berkeley, U.S.A.

Prof. John Clarke
ナノフォトニクスセンタ

センタ 長

納富雅也

理 論 量 子 物 理 研 究センタ

センタ 長William John Munro

Harvard University, U.S.A.

Prof. Evelyn Hu

University of Gothenburg, Sweden

Prof. Mats Jonson

Imperial College London, U.K.

Prof. Sir Peter Knight

University of Illinois at Urbana-Champaign, U.S.A.

Prof. Anthony J. Leggett

The University of Texas at Austin, U.S.A.

Prof. Allan H. MacDonald

Forschungszentrum Jülich, Germany

Prof. Andreas Offenhäusser
The University of Queensland, Australia

Prof. Halina Rubinsztein-Dunlop
Max Planck Institute for Solid State Research, Germany

Prof. Klaus von Klitzing
P11

P11

リサーチプロフェッサ
Research Professors
関西学院大学 教授

日比 野 浩 樹
国立循環器病研究センター 名誉病院長
公益財団法人日本心臓血圧研究振興会 専務理事
同 附属榊原記念病院 顧問
東京都病院協会 副会長

友池 仁暢

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Materials Science Laborator yグループ 紹 介

機能物質科学研究部

Group Introduction

薄膜材料研究グループ「 新 奇 化 合 物 半 導 体デバイス」
遠紫外～近赤外発光デバイス、高効率創エネルギーデバイス、
光・電気・磁気複合新機能デバイスの創製

研究部概要

低次元構造研究グループ「2 次元層状物質」

Over view

次世代原子層エレクトロニクスに向けた究極に薄い機 能 物 質 科 学 研 究 部では、原 子・分 子レベルで物 質の構 造や配 列

機能性層状物質の創製を制 御することにより、新しい物 質や機 能を創 造し、物 質 科 学 分 野「多元酸化物薄膜」

における学術貢献を行うとともに、情報通信技術に変革を与えること

従来のコンセプトを変える超伝導物質・磁性物質の創製を目指して、広 範な物 質を対 象に研 究を進めています。その範 囲は、
G a A s やG a Nをはじめとする化 合 物 半 導 体からグラフェンなどの二分子生体機能研究グループ

次 元 構 造 物 質、酸 化 物 超 伝 導 体・磁 性 体 、導 電 性 高 分 子、さらには「ナノバイオ」

神 経 細 胞などの生 体 物 質に至り、高 品 質 薄 膜 成 長 技 術や、物 質の神経・分子機能とナノテクの融合、生体機能に基づく新しい構 造と物 性を精 密に測 定する技 術をベースに、理 論 的なアプローチ

デバイス創製も取り入れて最先端の研究を推進しています。

「ソフトマテリアル生 体 適 合 素 材 」
深層生体情報を計測するソフトマテリアル複合素材の開発「 バイオセンシング」
極微量試料を検出するオンチップ型バイオセンシング技術

多 元ソース分 子 線エピタキシー
装 置：複 合 酸 化 物・窒化物の高品 質 薄 膜を成 膜できるほか、新奇 超 伝 導 体・ 磁 性 体などの 探索にも活用されています。

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2 0 1 7 年 の 主な研 究 成 果Achievements in 2017c - B N ( 1 1 1 ) 薄 膜 のヘテロエピタキシャル 成 長

グラフェンナノリボンのエッチングフリー転 写 技 術

ワイドギャップ 半 導 体である立 方 晶 窒 化ホウ素( c - B N )は、パ

炭素原子の二次元シートであるグラフェンの幅をn mサイズまで

ワーデバイスとしての材 料 固 有の性 能 限 界を示すバリガ指 数小さくしたグラフェンナノリボン( G N R )は、グラフェンにはないバがS i CやG a Nを凌駕しています。c - B Nは薄膜成長が困難な

ンドギャップを持つ材 料として、半 導 体 素 子への応 用が期 待さ

材料ですが、我々は独自技術であるイオンビームアシストM B E

れています。我々は、特別な面方位を持つ金( A u ) の単結晶上法によって、
ダイヤモンド基板上へのc - B N (111 ) 薄膜のエピタに、向きの揃ったG N Rをボトムアップ的に作製した後、自己組キシャル成長に成功しました。成長表面は窒素極性であり、ヘ織化単分子膜( S A M )をG N RとA u の間にインターカレートするテロ界面ではホウ素―炭素 結合が優先的に形成される事がことで、G N Rを力学的に剥離し、絶縁体基板へ転写する手法

明らかになりました。このような成長形態の解明から得られた知を編み出しました。A uをエッチングする必 要がないため、A u の見を活かして薄膜を更に高品質化することで、c-BNの高効率・単結晶を再利用してG N R 素子を作製できます。

高耐圧トランジスタ応用への道が拓かれます。

K. Hirama, Y. Taniyasu, S. Karimoto, H Yamamoto, and K. Kumakura, Appl. Phys. Express 10, 035501 (2017).
K. Hirama, Y. Taniyasu, S. Karimoto, Y. Krockenberger, and H. Yamamoto, Appl. Phys. Lett. 104, 092113 (2014).

M. Ohtomo, Y. Sekine, H. Hibino, and H. Yamamoto, Appl. Phys. Lett. 112, 021602 (2018).

生 体 組 織を人 工 的に組み立てる高 分 子 複 合 素 材

機 能 素 材 h i t o e ® を活 用した実 証 実 験

生体適合性の高い高分子材料を用いて立体構造を作製し、生東レと共同開発したウェアラブル型生体電極h i t o e ®を活用し体組織を再構築する手法を開発しました。この手法では、任意た各 種 実 証 実 験を実 施しました。
（１）藤田保 健 衛 生 大 学と連の三 次 元 構 造に組み立てられるソフトな薄 膜の立 体 構 造を作携したリハビリ患者の長期活動モニタリング、（２）ANA、コンビ、製し、その立体構造内に細胞を内包し長期培養することで、微東レ、N T T の４社合同での「 赤ちゃんが泣かない！
？ヒコーキ」プ

小な心筋や神経などの生体組織を再構築することに成功しましロジェクトにおける飛行機内での赤ちゃんの心拍計測と状態モた。生体にやさしく、柔軟性の高い材料で立体構造を自在に作ニタリング、（３）全日本スーパーフォーミュラ選 手 権における極製できるため、細 胞 培 養 用のフレキシブル基 板や生 体 組 織の限状態のレーシングカードライバーの心拍・筋電計測などを実施

表 面 形 状にフィットする生 体 内 埋め込み素 子などへの応 用がし、オープンイノベーション化を進めながらh i t o e ® の用途拡大を期待されます。

図っています。

T. Teshima, H. Nakashima, Y. Ueno, S. Sasaki, C. S. Henderson, and S. Tsukada, Sci. Rep. 7, 17376(2017).

M a t e r i a l s S c i e n c e L a b o r a t o r y ：機能物質科学研究部( a ) c - B N (111 ) 薄膜の断面T E M 像 ( b ) c - B N (111 ) 薄膜のH A A D F - S T E M 像( c ) c - B N /ダイヤモンド ヘテロ界面の原子配列モデル

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Physical Science Laborator yグループ 紹 介

量子電子物性研究部

Group Introduction

ナノデバイス研究グループ「 単 電 子デバイスによる極 限エレクトロニクス」
電子1 個の転送・検出による高精度・高感度・低消費電力デバイス「 新 機 能ナノデバイス」

研究部概要

シリコンやハイブリッド材料系を用いた新機能デバイス

Over view「 半導体オプト・エレクトロメカニクス」

量 子 電 子 物 性 研 究 部では、半 導 体、超 伝 導 体、あるいは異 種 材 料
ハイブリッド系の新規物性を開拓し、将来のＩＣＴ社会に大きな変革をもたらす固 体デバイスの創 出を目指しています。結 晶 成 長、微 細 加工などの高 度な技 術を軸とし、単 電 子、メカニクス、量 子、電 子 相 関、

ナノメカニクス研究グループ
機械的機能を持つ半導体構造による新機能素子「フォノン操 作 技 術 」
人工構造を用いた音響波の伝搬制御

スピンなどの新しい自由 度に基づく低 消 費 電力デバイス、量 子 情 報

超伝導量子回路研究グループ

処 理デバイス、高 感 度センサなどの革 新・極 限デバイスの開 発に挑「超伝導量子回路」

戦しています。

超伝導素子による量子状態の制御「極限量子計測技術」
量子力学の原理を用いた物理量の超高感度計測

量子固体物性研究グループ「 半 導 体ヘテロ・ナノ構 造の量 子 伝 導 」
量子デバイスにおける非従来型の電荷・スピン輸送現象「 量 子デバイスにおけるキャリアダイナミクス」
電子のコヒーレントな運動による情報処理3

H e /4H e 希 釈 冷 凍

機: 超 伝 導 素 子や半導 体 量 子 デ バイスな
どの極 低 温 測 定（ 100
ミリケルビン以 下 ）に使われています。

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2 0 1 7 年 の 主な研 究 成 果Achievements in 2017

フォノン導波路（上）によるA N D 演算の実験結果（右）。左図はA N D のブロック図

マクスウェルの 悪 魔 による発 電

フォノン導波路による再構成可能な論理ゲート素子

トランジスタ内の電 子の動きを電 子 一 個のレベルで観 測し、そマイクロ電 気 機 械システムから構 成されるフォノン導 波 路を用の結果に基づいてトランジスタを操作し、電流を生成することにいて、複数の論理演算の並行処理に成功しました。このデバイ成功しました。この技術を利用することで、マクスウェルの悪魔スがもつ動 作 周 波 数 幅の広さによって、複 数の入力・ 出力振による熱ノイズからの電力の生成が実現できました。マクスウェ

動 信 号を一 度に扱うことができます。さらに、制 御 信 号の数やルの悪魔は物理学における重要な概念で、電子デバイスの消周波数、位相を調整することで、A N DやO R、X O Rといった基費電力の下限や、生体中の微小な熱機関におけるエネルギー

本 的な論 理 演 算を選 択 的に実 行できるようにもなりました。本

変 換 効 率と深く関 係しています。本 研 究から得られた知 見は、

結果より、フォノン導波路を基盤にして、機械振動などの音の粒

新たな高効率デバイスの創生に繋がると期待されます。

（フォノン）の信号処理への応用が期待されます。

K. Chida, S. Desai, K. Nishiguchi, and A. Fujiwara, Nature Commun. 8, 15310 (2017).

D. Hatanaka, I. Mahboob, K. Onomitsu, and H. Yamaguchi, Nature Nanotech. 9, 520 (2014).
D. Hatanaka, T. Darras, I. Mahboob, K. Onomitsu, and H. Yamaguchi, Sci. Rep. 7, 12745 (2017).

量子ビットの減衰率をΓ、測定のエラー率をεとした際の、磁場による周波数シフトδωの計算結果。

(a) ゲート・オール・アラウンド型InAsナノワイヤFETの全体図。(b)典型的試料の断面TEM像。(c)ラシュバ結合定数のゲート電圧依存性を他の研究グループの素子の結果と比較したもの。

エネルギー緩和下での量子誤り検知を用いた磁場センサ

ナノワイヤにおけるスピン軌道相互作用のゲート制御

量子ビットを用いた磁場センサは、その感度の高さから注目を集

I n A sナノワイヤを用いて、ナノワイヤの軸周りに均一に電場がめています。近年になり量子誤り訂正という手法を使うことで、かかるゲート・オール・アラウンド型M O S F E Tを開発しました。

磁 場 検 出 時の誤 差を低 減させる可 能 性が議 論されています。

均 一で薄い高 誘 電 体 絶 縁 膜を用いることでナノワイヤに強い

我々は、固体素子におけるノイズである「エネルギー緩和 」の影

電場が印加できるため、電場に比例するラシュバ型のスピン軌

響下で、量子誤り訂正が、磁場の推定誤差の低減に寄与する

道相互作用のゲート制御効率が、従来スピンF E T の候補としかどうかを理論的に評価しました。その結果、エネルギー緩和のて研 究されてきたM O S F E Tやショットキー型F E Tよりも10 倍

影 響 下では、量 子センサ分 野で提 案されてきた典 型 的な量 子

以上向上しました。この研究成果は、将来的な省エネルギー・ス

誤り訂 正 符 号を適 用しても誤 差に影 響を与えないが、測 定 後

ピンF E T の実現に大きく貢献すると期待されます。

に情報を取捨選択する量子誤り検知を使えば誤差が減少する
ことを示しました。

Y. Matsuzaki and S. Benjamin, Phys. Rev. A 95, 032303 (2017).

K. Takase, Y. Ashikawa, G. Zhang, K. Tateno, and S. Sasaki, Sci. Rep. 7, 930 (2017).

P h y s i c a l S c i e n c e L a b o r a t o r y：量子電子物性研究部

デバイス構造とマクスウェルの悪魔の操作

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Optical Science Laborator yグループ 紹 介

量子光物性研究部

Group Introduction

量子光制御研究グループ「量子光通信」
光の量子状態制御と新しい通信への応用「 量 子 光 学 技 術を用いた非ノイマン型コンピューティング」

研究部概要

相互作用する光発振器群による新しい計算機の創出

Over view「 量 子 情 報 科 学の理 論 的 研 究 」

量子光物性研究部では、光通信技術や光情報処理技術に大きなブ

量子コンピュータ、量子通信、量子ネットワーク、量子計測へのレークスルーをもたらす革 新 的 基 盤 技 術の提 案、量 子 光 学・光 物 性
分 野における学 術 的 貢 献を目指して研 究を進めています。半 導 体 量

理論量子物理研究グループ

理論体系の構築

子ドットや希 土 類イオンなどのナノ構 造 光 物 性 研 究、極 微 量な光の量子光デバイス研究グループ

量 子 状 態 制 御、光を用いた物 理 計 算 機、高 強 度 極 短パルスおよび「 超 高 速・超 高 精 度 光 制 御 技 術 」

超 高 精 度 周 波 数 光 発 生と物 性 解 明、超 音 波やフォトニック結 晶を応高度に制御された光による超高速物性解明と光周波数基準の用した光特性制御などの研究がおこなわれています。

構築「 光 活 性 固 体の物 性のナノスケール評 価 」
半 導 体ナノ構 造・希 土 類 系での光 子・励 起 子・スピンの振る舞いの探求

フォトニックナノ構造研究グループ「ナノフォトニクスを駆 使した光 集 積 技 術 」
超小型・超低エネルギー光素子・回路の実現、新奇光機能の創出

光 の 分 散 および チャー
プ 制 御 装 置：アト 秒 領域の超 高 速 光パルス実
現 のために光 特 性 の 補正を行う装 置です。

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2 0 1 7 年 の 主な研 究 成 果Achievements in 2017

化合物半導体中をドリフトする電子スピンの空間分布。
ドリフト速度v d の変化に伴って、スピンの歳差運動周期も変化していることがわかる。

高 次 元 T i m e - b i n 状 態 の 量 子 状 態トモグラフィ

ドリフト誘起スピン軌道相互作用による電子スピン制御

高次元の量子状態を用いた、より高度な量子情報処理の実現

化合物半導体中をドリフト運動する電子スピンを高感度なスピンが期待されています。量子状態の品質を評価するために、量子分解顕微鏡を用いて精密に計測することで、電子スピンの空間

状態トモグラフィと呼ばれる手法が使われてきましたが、高次元的な回転周期がドリフト速度に依存していることを明らかにしまし化に伴い手順が複雑になるという問題点がありました。私たちた。この現象は電子スピンのドリフト運動によって誘起された有はT i m e - b i n 状態という光子の量子状態に対する量子状態ト

効磁場の存在によるものです。本研究成果は、固体デバイス中

モグラフィの手法を、縦列接続した光干渉計を用いた簡易な構

における電子スピンの振る舞いに対する重要な知見であり、電成で実現しました。これにより、16 種類という従来よりも少ない

子スピンを用いた新たなデバイスへの応用が期待されます。

実験手順で4 次元T i m e - b i n 量子もつれ状態を確認し、95 %という高いフィデリティの観測に成功しました。

T. Ikuta and H. Takesue, New J. Phys. 19, 013039 (2017).

Y. Kunihashi, H. Sanada, Y. Tanaka, H. Gotoh, K. Onomitsu, K. Nakagawara, M. Kohda, J. Nitta, and T.
Sogawa, Phys. Rev. Lett. 119, 187703 (2017).

N Vセンターの集団と超伝導共振器からなる量子ハイブリッド系における双安定性の実証( a )フォトニック結晶中に原子間力顕微鏡で配置したナノワイヤレーザの概念図( b ) E y e p a t t e r n (10 G b p s )双安定なハイブリッド量子システムにみられる長時間緩和

オンチップ通信波長帯ナノワイヤレーザと高速変調動作

非 線 形 性は多 様な性 質を生み出し、社 会の基 盤となっている

シリコン・フォトニック結晶上に、光の波長よりはるかに細い半導科学技術に本質的な変革をもたらしてきました。量子系のハイ体ナノワイヤを配置することで、ハイブリッド共振器を作製し、光ブリッド化により革 新 的な量 子システムを作りだせるようになっ

通 信 波 長 帯で初めてナノワイヤレーザの連 続 発 振とその高 速たことで、自然界には見られないような非線形性を探求すること変調動作を達成しました。本技術により、シリコンチップ上に多ができるようになってきました。我々は、N Vセンター集団と超伝機能な化合物ナノワイヤをベースとした超小型光デバイスが集導共振器からなる量子ハイブリッド系において振幅双安定性を積可能となります。この技術は、将来プロセッサチップの中の高実現し、1000 秒以上という共振器の長時間減衰を実証しまし密 度な光ネットワークの導 入 手 段として用いられ、低 消 費 電力

た。この結果は非線形性に基づいた量子技術の可能性を大きで高速な情報通信処理を実現します。

く拓くものです。

A. Angerer, S. Putz, D. O. Krimer, T. Astner, M. Zens, R. Glattauer, K. Streltsov, W. J. Munro, K. Nemoto, S.
Rotter, J. Schmiedmayer, and J. Majer, Science Advances 3, e1701626 (2017).

M. Takiguchi, A. Yokoo, K. Nozaki, M. D. Birowosutob, and K. Tateno, APL Photonics 2, 046106 (2017).
A. Yokoo, M. Takiguchi, M. D. Birowosuto, K. Tateno, G. Zhang, E. Kuramochi, A. Shinya, H. Taniyama,and M. Notomi, ACS Photonics 4, 355 (2017).

O p t i c a l S c i e n c e L a b o r a t o r y：量子光物性研究部

実験で再構成した状態密度演算子の実部

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2 0 1 7 年 の 主な研 究 成 果Achievements in 2017

Nanophotonics Center

ナノフォトニクスセンタ
N a n o p h o t o n i c s C e n t e r：ナノフォトニクスセンタ

フォトニック結晶導波路と電圧印加による光変調動作

センタ概 要

フォトニック結晶による低消費エネルギー光変調器

Over view

強く光を閉じ込めるフォトニック結 晶 導 波 路の中に、電 界 吸 収

ナノフォトニクスセンタは、ナノフォトニクス技 術を駆 使して、様々な機効果をもつI n G a A s P 材料を埋め込んだ光変調器を作製し、低能をもつ光デバイスを大 量・ 高 密 度に集 積する大 規 模 光 集 積 技 術

信号電圧( <1 V )かつ高速(56 G b i t / s )な光変調動作に成の確 立、および 光 情 報 処 理の消 費エネルギーの極 限 的な低 減を目功しました。バイアス電圧がほぼ不要なため、従来素子のボトル

指す革新研究を行うために、2012 年4月に設立されました。

ネックであった電流散逸エネルギーが非常に小さく、また、素子

量子光物性研究部フォトニックナノ構造研究グループのメンバーを中の静 電 容 量が10 f F 程 度と低いことで充 放 電エネルギーを抑心に、物 性 科 学 基 礎 研 究 所および先 端 集 積デバイス研 究 所の中でえることもできました。結果として、信号1ビットあたり2 f Jという名のフォトニクス研 究に関わるメンバーにより構成されています。

低エネルギー変調動作が実現され、これにより高密度な光電変

フォトニック結晶、プラズモニクスによる極限的相互作用増強の探求

換ならびに光情報処理の高度化が期待されます。

●●

ナノ光スイッチ、ナノレーザなど超小型・超低消費エネルギー光素子の追求●

ナノインプリントやSPMリソグラフィによる微細構造作製と応用

シリコン上に様々な高性能光デバイスを集積●

K. Nozaki, A. Shakoor, S. Matsuo, T. Fujii, K. Takeda, A. Shinya, E. Kuramochi, and M. Notomi, APL
Photonics 2, 056105 (2017).

Research Center for Theoretical Quantum Physics

理論量子物理研究センタ
R e s e a rc h C e n t e r f o r T h e o re t i c a l Q u a n t u m P h y s i c s：理論 量子 物理 研究センタ

センタ概 要Over view

物 質 や 光 の 原 子レベ ル の 現 象を説 明 する量 子 力 学 は 前 世 紀 、量子ネットワーク

大 変な成 功を収めました。その 直 感 に 反する原 理は、私たちの 世
界 における「 実 在 」についての 理 解を変えさせただけでなく、技 術

量子インターネットのための並列化量子中継

革 新をもたらしてきました。いまや 量 子 力 学は私たちのデジタル 社

量子インターネットは、量子多体系の時間発展のシミュレーショ

会 の 根 幹を成しています 。量 子 力 学が 指し示す 世 界とはいったい

ンや、地球上の任意のクライアントへ、量子テレポーテーション

何なのか。またその 原 理が 可 能とする技 術 的 進 歩は何なのか。こや量子暗号などの量子通信を提供します。本研究センタでは、れらの 疑 問 の 全 容はいまだ解 明されずにいます 。これら最 先 端 研

任意の量子ネットワーク上で動作する、すなわちネットワークを構究 の 遂 行を目指し、2 0 1 7 年 に 新 設された理 論 量 子 物 理 研 究センタには、N T T 研 究 所 の 垣 根を越え、様々な分 野（ 物 理 学 、計 算科 学 、数 学 や 化 学など）の 研 究 者が 集められています 。
●

量子力学の基礎●

量子物質（ハイブリッド量子系、強相関系、凝縮系、超伝導系）●

量子アルゴリズムと計算複雑性●

量子計測、量子センシング●●

量子通信、量子シミュレーション、量子コンピュータ

成する通信路やそのトポロジーに関わらず動作する、ユニバーサ
ル量子インターネット方式を提唱しました。この方式は通信者間で量子中継を並列に走らせるという簡潔なアイデアに基づいているにも関わらず、光ファイバネットワークの量子／秘匿通信容量（量子力学上の理論限界）を達成することができます。

原子、分子、光学物理

K. Azuma and G. Kato, Phys. Rev. A 96, 032332 (2017).

12

社 内 外からとりわけ優 秀な研 究 者として認められている革 新 研 究 者に与えられる称 号である「 特 別 研 究員 」。
その中でも、極めて優 秀な研 究 者に与えられる称 号である「 上 席 特 別 研 究員 」は、
N T Tグループにとって長 期 的に重 要と判 断される研 究 分 野において、
革 新 研 究／ 先 導 的な技 術 開 発を牽 引する使 命を担っています。

上 席特別 研究員

2017 年12月31日付

Senior Distinguished Researcher

量 子・ナノデ バイス研 究 統 括

医 療・運 動 生 理 学 研 究 統 括Masaya Notomi

Hiroshi Yamaguchi

Koji Muraki

Shingo Tsukada

研究テーマ

研究テーマ

研究テーマ

研究テーマ

フォトニックナノ構造による光波制御

半導体ナノメカニクス

低次元半導体構造の量子電子物性

先端医療材料を用いた

納富雅也

山口浩司

村木康二

塚田信吾

生体情報の取得・機構解析

Akira Fujiwara

藤原聡

William John Munro

Hiroki Takesue

武居弘樹

研究テーマ

研究テーマ

研究テーマ

半導体ナノ構造を用いた量子インターフェイスと光通信波長帯における量子通信実験

極限エレクトロニクス

量子中継の構造特別 研究員Distinguished Researcher

Norio Kumada

熊 田 倫 雄Imran Mahboob

Katsuhiko Nishiguchi

Haruki Sanada

西 口 克 彦Shiro Saito齊 藤 志 郎

眞 田 治 樹Yoshiharu Krockenberger

Kazuhide Kumakura

熊 倉 一 英Kengo Nozaki

野 崎 謙 悟Nobuyuki Matsuda

松 田 信 幸13

学 術 論 文 掲 載 件 数と主な掲 載 先（

Publication List

）内 数 字 …インパクトファクター2 0 1 6 （ 1 論 文あたりの 平 均 I F＝5 . 0 1 2 ）

2 0 1 7 年 に掲 載された学 術 論 文 の 件 数は、物 性 科 学 基 礎 研 究 所 全 体で7 3 件です 。
Physical Review A (2.925)

98

Scientiﬁc Reports (4.259)
5

Applied Physics Express (2.667)
Physical Review B (3.836)

3

New Journal of Physics (3.786)

3

Applied Physics Letters (3.411)

3

Japanese Journal of Applied Physics (1.384)

3
3

APL Photonics (―)
Nature Physics (22.806)

2

Physical Review Letters (8.462)

2

ACS Photonics (6.756)

2
2

Journal of Physics-Condensed Matter (2.649)
Nature Photonics (37.852)

1

Nano Letters (12.712)

1

Nature Communications (12.124)

1

npj Quantum Information (9.111)

1

Optica (7.727)

1

Physical Review Applied (4.808)

1

The Journal of Physical Chemistry C (4.536)

1

Advanced Materials Interfaces (4.279)

1

Langmuir (3.833)

1

Optics Letters (3.416)

1
1

Science Advances (―)
1

2

国際会議発表件数

特許出願件数Presentations

Patents

2 1 1 件（うち招 待 講 演 5 9 件 ）

3

4

5

6

4

8

9

8 1件

社外表彰受賞者一覧
AwardsIOP Publishing Outstanding Reviewer Award 2016
O u t s t a n d i n g R e v i e w e r f o r N e w J o u r n a l o f P h y s i c s i n 2016

William John Munro

応用物 理 学 会 講 演 奨 励 賞
フォノニック結晶導波路におけるフォノン伝搬波の非線形分散効果

黒子 めぐみ応用物 理 学 会 講 演 奨 励 賞
高次元T i m e - b i n 量 子もつれに対する量子状態トモグラフィの実装

生田 拓也

日本 物 理 学 会 若 手 奨 励 賞
Robust Magnetic Field Sensing Beyond the Standard Quantum Limit

松崎 雄一郎文部科学大臣表彰 科学技術賞 研究部門
ナノ構造における電子の極限操作とデバイス応用の研究

応用物 理 学 会

藤原 聡

講演奨励賞

結合ナノレーザーアレイのP T 対称性の破れを用いた制御可能な光トポロジカル相高田 健太

化 学とマイクロ・ナノシステム 学 会 優 秀 研 究 賞
高分子積層薄膜を用いた細胞の内包化と三次元自己組立て技術

手島 哲彦，
中島 寛，
上野 祐子，
佐々木 智，Calum Henderson，
塚田信吾

International Symposium on Ultrafast Intense Science XVI The Best Poster Presenter Award
Development of Time-resolved ARPES and Absorption Spectroscopy System Based on Quasi-monocycle-pulse Driven High-order
Harmonic Source

小栗 克弥

仁科記念賞
大規模コヒーレントイジングマシンの実現

武居 弘樹

International Conference on BioSensors, BioElectronics, BioMedical Devices, BioMEMS/NEMS & Applications (Bio4Apps
2017) Best Presentation Award
Three-Dimensional Protein Detection by Graphene Micro-roll Aptasensor

上野 祐子 ，
手島 哲彦 ，C a l u m H e n d e r s o n ，
中島 寛

10

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