研究者詳細

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クツマ　ヒロキ
沓間　弘樹
Hiroki Kutsuma
所属
大学院工学研究科　応用物理学専攻　応用材料物理学講座（低温・超伝導物理学分野）
職名
助教
学位

  • 博士 (理学)

経歴 2

  • 2023年1月 ～ 継続中
    東北大学　大学院工学研究科 応用物理学専攻　助教

  • 2021年4月 ～ 2022年12月
    特定国立研究開発法人理化学研究所　量子コンピュータ研究センター　基礎科学特別研究員

研究キーワード 2

  • KTWPA

  • MKID

共同研究・競争的資金等の研究課題 5

  1. 中赤外・遠赤外波長帯に向けた超伝導単一光子検出器の基盤技術の構築

    沓間 弘樹

    2026年4月1日 ～ 2029年3月31日

  2. 革新的光量子技術創出にむけたメガピクセル超伝導ストリップ光子検出カメラの実現

    三木 茂人, 藪野 正裕, 宮嶋 茂之, 沓間 弘樹, 清水 亮介

    2026年4月1日 ～ 2029年3月31日

  3. 強磁場とマイクロ波・超伝導技術が切り拓く，暗黒物質アクシオン探索のフロンティア

    岸本 康宏, 高田 卓, 沓間 弘樹

    2024年4月1日 ～ 2029年3月31日

  4. 最先端の超伝導デバイスプロセスと５G通信技術の融合で挑む宇宙創成

    鈴木 惇也, 本多 俊介, 竹内 広樹, 沓間 弘樹

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Fund for the Promotion of Joint International Research (International Collaborative Research)

    研究機関：Kyoto University

    2024年9月9日 ～ 2028年3月31日

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    本研究では、大規模量子センシングの実現に向けて、超伝導センサー「MKID」のチップ大型化と多重化リードアウトシステムの開発を進める。MKID開発で世界をリードするオランダの宇宙科学研究所、デルフト工科大学に直接出向き、新しい超伝導センサーアレイの開発と評価を行う。研究項目としては大別して「MKIDの開発」および「リードアウトシステムの開発」に分けられ、以下ではそれぞれについて本年度の成果を記す。 【MKID開発】本研究で開発を目指す分光機能を搭載したMKIDアレイについての設計を進めた。カナリア諸島・テネリフェ島のGroundBIRD望遠鏡に搭載することを念頭に、入射パワーや想定されるノイズの計算を行い、MKIDの感度領域の設計パラメータの最適化を進めた。また、これをもとにオランダ・宇宙科学研究所とデルフト工科大学の研究者とのミーティングを行い、次年度以降の実装に向けた準備を行った。 【リードアウトシステム開発】本研究で目指すリードアウトシステムの基本設計を行った。必要となる帯域は上述のMKIDのパラメータと密接に関わるため、上述のMKIDデザインの情報を取り入れながら回路の検討を進めた。また、リードアウトシステムの核となるチップ「RFSoC」についての調査も進めた。具体的には、MKIDのリードアウトには周波数の合成と分解がそれぞれ必要となるが、それについて2つの高速フーリエ変換を利用して実装することを検討した。それぞれ独立に実装する場合に比べ、「バイプレックス」方式を採用することでFPGA内に必要なリソース量が削減でき、実際にRFSoC内に実装できることを確かめた。

  5. 光子数分解可能なスケーラブル単一光子検出器の開拓

    沓間 弘樹

    2023年 ～ 2026年

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    本研究では、超伝導物性、マイクロ波回路技術、光検出器開発、増幅器開発の異なる分野の知見を結集することで、誤り耐性を備えた光量子コンピュータに必要となる光子数識別可能な高速超伝導検出器アレイを創出することを目指します。小型なインピーダンス変換回路を備えた超伝導マイクロワイヤ単一光子検出器と低消費電力な超伝導増幅器を組み合わせた新たな超伝導光検出器システムの開発を行います。