当サイトは、Javascriptを使用しています。Javascriptを無効にして閲覧した場合、コンテンツが正常に動作しないおそれやページが表示されない場合があります。当サイトをご利用の際には、Javascriptを有効にして閲覧下さい。

主任研究員研究室加藤ナノ量子フォトニクス研究室

主任研究員加藤雄一郎（Ph.D.）

English Page

研究概要

量子技術は計算・通信・検出・計測など広範な分野で革新的な進歩をもたらすことが期待されています。量子効果は微細な構造ほど安定して顕在化するという傾向があり、原子レベルで精密な構造を用いることで室温で動作する量子技術への道筋が拓く可能性があります。当研究室では、新たな量子状態制御手法の開拓を目指し、ナノ物質の光物性やナノ光デバイスの動作にかかわる物理的理解を深めるための基礎研究に取り組んでいます。原子精度ナノ物質を組み込んだ素子構造を利用して未来の量子技術に資する光デバイスの姿を探求しています。

研究主分野

総合理工

研究関連分野

数物系科学
化学
工学
ナノ構造物理
光工学・光量子科学

キーワード

光物性
ナノ物理
デバイス物理
カーボンナノチューブ
フォトニック結晶

主要論文

「*」は、理研外のみでの成果です。

1. D. Yamashita, N. Fang, S. Fujii, Y. K. Kato:
"Hybrid silicon all-optical switching devices integrated with 2D material"
Adv. Opt. Mater. 13, 2402531 (2025).
2. D. Kozawa, S. Fujii, Y. K. Kato:
"Intrinsic process for upconversion photoluminescence via K-momentum-phonon coupling in carbon nanotubes"
Phys. Rev. B 110, 155418 (2024). [Editors' Suggestion]
3. C. F. Fong, D. Yamashita, N. Fang, S. Fujii, Y.-R. Chang, T. Taniguchi, K. Watanabe, Y. K. Kato:
"Self-aligned hybrid nanocavities using atomically thin materials"
ACS Photonics 11, 2247 (2024).
4. N. Fang, Y. R. Chang, S. Fujii, D. Yamashita, M. Maruyama, Y. Gao, C. F. Fong, D. Kozawa, K. Otsuka, K. Nagashio, S. Okada, Y. K. Kato:
"Room-temperature quantum emission from interface excitons in mixed-dimensional heterostructures"
Nature Commun. 15, 2871 (2024).
5. S. Fujii, N. Fang, D. Yamashita, D. Kozawa, C. F. Fong, Y. K. Kato:
"van der Waals decoration of ultra-high-Q silica microcavities for χ⁽²⁾-χ⁽³⁾ hybrid nonlinear photonics"
Nano Lett. 24, 4209 (2024).
6. N. Fang, Y. R. Chang, D. Yamashita, S. Fujii, M. Maruyama, Y. Gao, C. F. Fong, K. Otsuka, K. Nagashio, S. Okada, Y. K. Kato:
"Resonant exciton transfer in mixed-dimensional heterostructures for overcoming dimensional restrictions in optical processes"
Nature Commun. 14, 8152 (2023).
7. D. Kozawa, X. Wu, A. Ishii, J. Fortner, K. Otsuka, R. Xiang, T. Inoue, S. Maruyama, Y. Wang, Y. K. Kato:
"Formation of organic color centers in air-suspended carbon nanotubes using vapor-phase reaction"
Nature Commun. 13, 2814 (2022).
8. K. Otsuka, N. Fang, D. Yamashita, T. Taniguchi, K. Watanabe, Y. K. Kato:
"Deterministic transfer of optical-quality carbon nanotubes for atomically defined technology"
Nature Commun. 12, 3138 (2021).
9. A. Ishii, H. Machiya, Y. K. Kato:
"High efficiency dark-to-bright exciton conversion in carbon nanotubes"
Phys. Rev. X 9, 041048 (2019).
10. *Y. K. Kato, R. C. Myers, A. C. Gossard, D. D. Awschalom:
"Observation of the spin Hall effect in semiconductors"
Science 306, 1910 (2004).