馬場 基彰 (バンバ モトアキ)

BAMBA Motoaki

所属組織

大学院工学研究院 知的構造の創生部門

職名

准教授

研究キーワード

量子スクイージング、微小共振器、励起子、量子電磁力学、ポラリトン、量子光学、超放射、光物性、半導体、相転移、超伝導回路、量子計算、レーザー、超放射相転移、電磁場の熱力学、電磁気学、非線形光学


学歴 【 表示 / 非表示

  • 2004年4月
    -
    2009年3月

    大阪大学   基礎工学研究科   物質創成専攻   博士課程   修了

  • 2000年4月
    -
    2004年3月

    大阪大学   基礎工学部   電子物理科学科   卒業

学位 【 表示 / 非表示

  • 博士(理学) - 大阪大学

学内所属歴 【 表示 / 非表示

  • 2023年4月
    -
    現在

    専任   横浜国立大学   大学院工学研究院   知的構造の創生部門   准教授  

  • 2023年4月
    -
    現在

    併任   横浜国立大学   理工学部   数物・電子情報系学科   准教授  

  • 2023年4月
    -
    現在

    併任   横浜国立大学   大学院理工学府   数物・電子情報系理工学専攻   准教授  

学外略歴 【 表示 / 非表示

  • 2021年1月
    -
    現在

      京都大学   京都大学白眉研究者

  • 2021年1月
    -
    2023年3月

      京都大学   大学院理学研究科   連携准教授

  • 2021年1月
    -
    2023年3月

      京都大学   白眉センター   特定准教授

  • 2019年12月
    -
    2023年3月

      京都大学   未来を切り拓く量子情報ユニット   参画教員

  • 2019年4月
    -
    2020年12月

      京都大学   大学院理学研究科   特定講師(さきがけ)

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所属学協会 【 表示 / 非表示

研究分野 【 表示 / 非表示

  • 自然科学一般 / 半導体、光物性、原子物理

  • ナノテク・材料 / 光工学、光量子科学

 

著書 【 表示 / 非表示

  • Semiconductor quantum science and technology

    Nicolas Marquez Peraca, Andrey Baydin, Weilu Gao, Motoaki Bamba, Junichiro Kono( 担当: 共著 ,  範囲: 分担執筆, 範囲:Ultrastrong light–matter coupling in semiconductors)

    Elsevier  2020年11月  ( ISBN:9780128237731  [査読有り]

    DOI CiNii

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    総ページ数:472   担当ページ:89-151   記述言語:英語 著書種別:学術書

  • Ultrastrong light–matter coupling in semiconductors

    Nicolas Marquez Peraca and Andrey Baydin and Weilu Gao and Motoaki Bamba and Junichiro Kono( 担当: 共著)

    Elsevier  2020年11月  ( ISBN:9780128237731

    DOI

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    記述言語:英語 著書種別:学術書

  • 物性物理100問集

    問集出版プロジェクト 編, 木村剛, 小林研介, 田島節子( 担当: 共著 ,  範囲: 担当:共編者(共編著者))

    大阪大学出版会  2016年12月  ( ISBN:9784872595710

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    総ページ数:158   記述言語:日本語 著書種別:教科書・概説・概論

学位論文 【 表示 / 非表示

論文 【 表示 / 非表示

  • Perfect intrinsic squeezing at the superradiant phase transition critical point

    Kenji Hayashida and Takuma Makihara and Nicolas Marquez Peraca and Diego Fallas Padilla and Han Pu … 全著者表示

    Scientific Reports   13 ( 1 )   2023年2月  [査読有り]

    DOI Web of Science PubMed

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    担当区分:最終著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Springer Science and Business Media {LLC}   単著  

    <jats:title>Abstract</jats:title><jats:p>Some of the most exotic properties of the quantum vacuum are predicted in ultrastrongly coupled photon–atom systems; one such property is quantum squeezing leading to suppressed quantum fluctuations of photons and atoms. This squeezing is unique because (1) it is realized in the ground state of the system and does not require external driving, and (2) the squeezing can be perfect in the sense that quantum fluctuations of certain observables are completely suppressed. Specifically, we investigate the ground state of the Dicke model, which describes atoms collectively coupled to a single photonic mode, and we found that the photon–atom fluctuation vanishes at the onset of the superradiant phase transition in the thermodynamic limit of an infinite number of atoms. Moreover, when a finite number of atoms is considered, the variance of the fluctuation around the critical point asymptotically converges to zero, as the number of atoms is increased. In contrast to the squeezed states of flying photons obtained using standard generation protocols with external driving, the squeezing obtained in the ground state of the ultrastrongly coupled photon–atom systems is resilient against unpredictable noise.</jats:p>

  • Magnonic superradiant phase transition

    Bamba Motoaki, Li Xinwei, Peraca Nicolas Marquez, Kono Junichiro

    Communications Physics   5 ( 1 )   2022年1月  [査読有り]

    DOI Web of Science

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   共著  

  • Ultrastrong magnon-magnon coupling dominated by antiresonant interactions

    Makihara Takuma, Hayashida Kenji, Noe G. Timothy II, Li Xinwei, Peraca Nicolas Marquez, Ma Xiaoxuan … 全著者表示

    NATURE COMMUNICATIONS   12 ( 1 )   2021年5月  [査読有り]

    DOI Web of Science PubMed arXiv

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    担当区分:責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Springer Science and Business Media {LLC}   共著  

    <jats:title>Abstract</jats:title><jats:p>Exotic quantum vacuum phenomena are predicted in cavity quantum electrodynamics systems with ultrastrong light-matter interactions. Their ground states are predicted to be vacuum squeezed states with suppressed quantum fluctuations owing to antiresonant terms in the Hamiltonian. However, such predictions have not been realized because antiresonant interactions are typically negligible compared to resonant interactions in light-matter systems. Here we report an unusual, ultrastrongly coupled matter-matter system of magnons that is analytically described by a unique Hamiltonian in which the relative importance of resonant and antiresonant interactions can be easily tuned and the latter can be made vastly dominant. We found a regime where vacuum Bloch-Siegert shifts, the hallmark of antiresonant interactions, greatly exceed analogous frequency shifts from resonant interactions. Further, we theoretically explored the system’s ground state and calculated up to 5.9 dB of quantum fluctuation suppression. These observations demonstrate that magnonic systems provide an ideal platform for exploring exotic quantum vacuum phenomena predicted in ultrastrongly coupled light-matter systems.</jats:p>

    その他リンク: http://dx.doi.org/10.1038/s41467-021-23159-z

  • Observation of terahertz-induced dynamical spin canting in orthoferrite magnon by magnetorefractive probing

    Kurihara Takayuki, Bamba Motoaki, Watanabe Hiroshi, Nakajima Makoto, Suemoto Tohru

    Communications Physics   6 ( 1 )   2023年3月  [査読有り]

    DOI Web of Science arXiv

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   共著  

    その他リンク: https://doi.org/10.1038/s42005-023-01167-3

  • Magnetically Tuned Continuous Transition from Weak to Strong Coupling in Terahertz Magnon Polaritons

    Andrey Baydin, Kenji Hayashida, Takuma Makihara, Fuyang Tay, Xiaoxuan Ma, Wei Ren, Guohong Ma, G. T … 全著者表示

    Physical Review Research   5 ( 1 )   L012039   2023年3月  [査読有り]

    DOI Web of Science arXiv

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:American Physical Society   共著  

    Depending on the relative rates of coupling and dissipation, a light-matter coupled system is either in the weak- or strong-coupling regime. Here, we present a unique system where the coupling rate continuously increases with an externally applied magnetic field while the dissipation rate remains constant, allowing us to monitor a weak-to-strong coupling transition as a function of magnetic field. We observed a Rabi splitting of a terahertz magnon mode in yttrium orthoferrite above a threshold magnetic field of ~14 T. Based on a microscopic theoretical model, we show that with increasing magnetic field the magnons transition into magnon polaritons through an exceptional point, which will open up new opportunities for in situ control of non-Hermitian systems.

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総説・解説記事等 【 表示 / 非表示

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受賞 【 表示 / 非表示

  • Top Peer Reviewer 2019, Top 1% of reviewers in Physics

    2019年09月   Web of Science  

    受賞者:Motoaki BAMBA

  • Publons Peer Review Awards 2018, Top 1% of reviewers in Physics

    2018年09月   Web of Science  

    受賞者:Motoaki BAMBA

  • 平成29年度 研究表彰【課題】光科学・光科学技術の向上に役立つ独創的な研究

    2018年02月   光科学技術研究振興財団  

    受賞者:馬場 基彰

  • 第11回 日本物理学会若手奨励賞(領域5:光物性)

    2017年03月   日本物理学会   無限に広がる光場と局在する物質の重ね合わせ状態  

    受賞者:馬場 基彰

  • 第11回 日本物理学会若手奨励賞(領域1:原子分子・量子エレクトロニクス・放射線)

    2017年03月   日本物理学会   光と物質の超強結合が露わにする量子光学の未開拓領域  

    受賞者:馬場 基彰

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科研費(文科省・学振)獲得実績 【 表示 / 非表示

その他競争的資金獲得・外部資金受入状況 【 表示 / 非表示

  • 量子状態の制御と保護を両立させる相転移環境

    2017年10月 - 2021年3月

    科学技術振興機構  戦略的創造研究推進事業 さきがけ

    代表者:馬場 基彰

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    担当区分:研究代表者

    量子力学の特性を活用した量子技術の社会的な実用化のために,量子力学特有の状態(量子状態)の制御と保護に関するトレードオフ問題の解消を目指します.これまで量子状態を乱すノイズ源の除去によるトレードオフ改善が進められてきましたが,本研究ではノイズ源ごと環境を人工的に相転移させます.環境の状態密度にエネルギーギャップを開け,ノイズをピン止めすることで,トレードオフ問題の根本的な解消を試みます.

研究発表 【 表示 / 非表示

  • 熱平衡下の量子制御に向けた光と物質の超強結合

    馬場 基彰  [招待有り]

    第70回応用物理学会春季学術講演会  2023年3月  応用物理学会

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    開催年月日: 2023年3月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

    開催地:上智大学   国名:日本国  

    量子制御は従来,非平衡下でなされてきた.一方,基底状態や熱平衡状態という系の最も安定な状態として量子状態が得られれば,デコヒーレンスやエネルギー散逸が起こらず,その量子状態は容易には壊れないはずである.例えば,磁性体ErFeO3にて,マグノンと希土類スピン集団との非常に強い2モード量子スクイージングが熱平衡下で得られ,外部磁場や温度によってその制御が期待されることを,私たちは実験的・理論的に示してきた.

  • 種々の物質とテラヘルツ波との超強結合

    馬場 基彰  [招待有り]

    日本学術振興会 テラヘルツ波科学技術と産業開拓第182委員会 第50回研究会  2022年7月  日本学術振興会 テラヘルツ波科学技術と産業開拓第182委員会

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    開催年月日: 2022年7月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

    開催地:神戸大学百年館   国名:日本国  

  • 電磁波が冷えたら磁石になる?

    馬場 基彰

    日本科学振興協会 第1回総会・キックオフミーティング  2022年6月  日本科学振興協会

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    開催年月日: 2022年6月

    記述言語:日本語   会議種別:ポスター発表  

    開催地:東京国際交流館 プラザ平成   国名:日本国  

    その他リンク: https://www2.aeplan.co.jp/jaas2022/

  • 光と物質の超強結合と超放射相転移

    馬場 基彰  [招待有り]

    第22回プラズモニック化学シンポジウム  2022年6月  プラズモニック化学研究会

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    開催年月日: 2022年6月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

    開催地:大阪大学 医学・工学研究科東京ブランチ   国名:日本国  

  • 光が冷えたら 磁石になる?

    馬場 基彰

    京都大学創立125周年記念 「"鏡"プロジェクト」  2022年6月  京都大学 白眉センター

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    開催年月日: 2022年6月

    記述言語:日本語   会議種別:公開講演,セミナー,チュートリアル,講習,講義等  

    開催地:京都大学総合博物館   国名:日本国  

    その他リンク: https://www.kagami-hakubi.com/

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担当授業科目(学内) 【 表示 / 非表示

  • 2023年度   光と物質の量子物理学特論

    大学院理工学府  数物・電子情報系理工学専攻  物理工学

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    Claude Cohen-Tannoudji, Jacques Dupont-Roc, and Gilbert Grynberg, Photons and Atoms: Introduction to Quantum Electrodynamics(Wiley, 1997)

  • 2023年度   光と物質の量子物理学概論

    大学院理工学府  数物・電子情報系理工学専攻  物理工学

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    D.F. Walls and Gerard J. Milburn, Quantum Optics(Springer, Berlin, Heidelberg, 2008)

  • 2023年度   固体物理学

    理工学部  数物・電子情報系学科  物理工学

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    岡崎誠,固体物理学:工学のために(裳華房,2002年)

担当経験のある授業科目(学外) 【 表示 / 非表示

  • 物性物理学入門

    2015年4月 - 2019年9月 機関名:大阪大学

 

委員歴 【 表示 / 非表示

  • 文部科学省 科学技術・学術政策研究所(NISTEP)

    2023年04月 - 現在  専門調査員

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    委員区分:政府 

  • 日本科学振興協会(JAAS)

    2021年11月 - 現在  理事

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    委員区分:学協会 

  • 日本科学振興協会(JAAS)

    2021年11月 - 2022年7月  代表理事

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    委員区分:学協会 

  • 日本版AAAS設立準備委員会

    2020年11月 - 2022年6月  委員長

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    委員区分:学協会 

  • 日本物理学会

    2017年04月 - 2018年3月  領域5運営委員

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    委員区分:学協会 

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社会活動(公開講座等) 【 表示 / 非表示

  • GENSEKI 2022 The Final

    役割:コメンテーター

    学生団体BEAST  GENSEKI 2022  日本科学未来館  2023年2月

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    対象: 小学生, 中学生, 高校生, 大学生, 大学院生, 教育関係者, 保護者, 研究者, 社会人・一般, 企業

    種別:セミナー・ワークショップ

  • 【京大准教授が語る】「光相転移」の魅力とは!?気になるヨーロッパの研究環境も紹介!(馬場基彰先生)- 第2回突撃隣の研究室!

    役割:出演

    学生コミュニティミツバチ  突撃隣の研究室!  YouTube  2021年12月

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    対象: 小学生, 中学生, 高校生, 大学生, 大学院生, 教育関係者, 保護者

    種別:インターネット

  • CAREER ONLINE EVENT for Researchers and Candidates

    役割:出演, パネリスト

    BEAST  オンライン  2021年11月

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    対象: 大学生, 大学院生, 教育関係者, 保護者, 社会人・一般

    種別:セミナー・ワークショップ

  • 集合知ネットワーク構築に向けて

    役割:出演, パネリスト

    科学技術振興機構(JST)  サイエンスアゴラ2021  2021年11月

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    種別:セミナー・ワークショップ

    コロナ禍で様々な科学的な情報が政治判断に活用され、国民に対する説明においてもこういった科学的な根拠が広く使われてきた。しかし、残念ながら不足している部分が多くみられたことも否定できない事実であろう。では私たちは何を考え、何を誰とどのように議論を行えばよいのでしょうか。有事の際には毎回問題になるものの、猶予期間には手が付けられない。こういった壁をどのように乗り越えればよいのでしょうか。「ヒトが紡ぐ」様々な事象をどのようにとらえ、議論し、形にしていくことができるのでしょうか。
    いくつかの組織からゲストをお招きして、これらの解決策を講じ、知の在り方を探ります。

  • 集合知ネットワークの構築に向けて -効果的連携のあり方を探る-

    役割:出演

    科学技術振興機構(JST)  サイエンスアゴラ2020  2020年11月

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    種別:セミナー・ワークショップ

    ヒトが人であるがゆえに起こっている課題について解を見出すための一つの方法は「対話」ではないだろうか。 他者と経験を共にすることで自覚的価値が得られ、個人が知り得る情報範囲をつながることによって乗り越えられる。 21世紀型精神活動の現れとして本提案事業であるインクルーシブな学術的交流の機会の構築をめざし、様々な活動をされている方々にお集まりいただき、 効果的進め方を模索し、実装の足がかりとする。

メディア報道 【 表示 / 非表示

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学術貢献活動 【 表示 / 非表示

  • The International Workshop on Quantum Vacuum in Matter

    役割:企画立案・運営等

    Hanyu Zhu  ( Rice University, Houston, TX, USA ) 2023年10月

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    種別:学会・研究会等 

  • 第31回光物性研究会

    役割:企画立案・運営等

    光物性研究会  ( Zoom ) 2020年12月

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    種別:学会・研究会等 

  • 第23回光科学若手研究会

    役割:企画立案・運営等

    光科学若手研究会  ( 大阪府立大学 I-site なんば ) 2019年11月

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    種別:学会・研究会等 

  • 応用物理学会 量子エレクトロニクス研究会「光操作の最前線」

    役割:企画立案・運営等

    応用物理学会 量子エレクトロニクス研究会  ( 上智大学軽井沢セミナーハウス ) 2017年4月

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    種別:学会・研究会等 

  • 第16回光科学若手研究会

    役割:企画立案・運営等

    光科学若手研究会  ( 立命館大学 大阪茨木キャンパス ) 2016年4月

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    種別:学会・研究会等 

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