Updated on 2025/01/06

写真a

 
KUMANO Hidekazu
 
Organization
Academic Assembly Institute of Science and Technology JOUHOU DENSHI KOUGAKU KEIRETU Professor
College of Creative Studies Creative Studies Course Professor
Title
Professor
External link

Degree

  • Doctor (Engineering) ( 2004.3   Hokkaido University )

Research Interests

  • Quantum optics

  • Electronics

  • Solid-state physics

  • 科学教育

Research Areas

  • Humanities & Social Sciences / Educational technology  / 教育工学(文理融合教育、ICT利活用、情報リテラシー など)

  • Nanotechnology/Materials / Nanostructural physics  / 量子物理(量子物性、量子情報科学 など)

Research History (researchmap)

  • Niigata University   College of Creative Studies Creative Studies Course   Professor

    2017.4

      More details

  • Hokkaido University   Research Institute for Electronic Science   Associate Professor

    2007.4 - 2017.3

      More details

Research History

  • Niigata University   College of Creative Studies Creative Studies Course   Professor

    2017.4

Professional Memberships

Committee Memberships

  • 応用物理学会   教育企画委員会 副委員長  

    2016.4 - 2017.3   

      More details

 

Papers

  • Fiber-coupled pillar array as a highly pure and stable single-photon source Reviewed

    S. Odashima, H. Sasakura, H. Nakajima, H. Kumano

    Journal of Applied Physics   122 ( 22 )   223104 - 223104   2017.12

     More details

    Authorship:Last author   Publishing type:Research paper (scientific journal)   Publisher:AIP Publishing  

    DOI: 10.1063/1.4995225

    researchmap

  • Optical control of spectral diffusion with single InAs quantum dots in a silver-embedded nanocone Reviewed

    Xiangming Liu, Hideaki Nakajima, Yulong Li, Satoru Odashima, Ikuo Suemune, Hidekazu Kumano

    OPTICS EXPRESS   25 ( 7 )   8073 - 8084   2017.4

     More details

    Language:English   Publishing type:Research paper (scientific journal)   Publisher:OPTICAL SOC AMER  

    We study the spectral diffusion in a single epitaxial InAs quantum dot placed in a silver-embedded nanocone structure. Making use of a series of stroboscopic detection of optical transitions, we demonstrate the temporal fluctuations in peak energy of photoluminescence. In particular, the photoluminescence fluctuations can be effectively suppressed by strong illumination. By analyzing the photon statistics, we find that the dot emission exhibits stable non-classical nature with the strong anti-bunching behavior after this stabilization. (C) 2017 Optical Society of America

    DOI: 10.1364/OE.25.008073

    Web of Science

    researchmap

  • Stable and efficient collection of single photons emitted from a semiconductor quantum dot into a single-mode optical fiber Reviewed

    Hidekazu Kumano, Takumi Harada, Ikuo Suemune, Hideaki Nakajima, Takashi Kuroda, Takaaki Mano, Kazuaki Sakoda, Satoru Odashima, Hirotaka Sasakura

    APPLIED PHYSICS EXPRESS   9 ( 3 )   2016.3

     More details

    Language:English   Publishing type:Research paper (scientific journal)   Publisher:IOP PUBLISHING LTD  

    We study stable and efficient coupling of single photons generated from a quantum dot (QD) into a single-mode fiber (SMF) prepared in a fiber couple module (FCM). We propose a method to focus the objective lens to a sample surface without imaging with the help of laser reflection. By assembling all the constituents, i.e., a pair of lenses, the SMF, and the optical alignment to the QD source, we demonstrate stable single-photon count rate and a high collection efficiency of 43.5% of the photons emitted in air from the QD into the collection lens in the FCM. (C) 2016 The Japan Society of Applied Physics

    DOI: 10.7567/APEX.9.032801

    Web of Science

    researchmap

  • Highly pure and stable single photon source directly coupled to a fiber Reviewed

    Satoru Odashima, Hirotaka Sasakura, Hideaki Nakajima, Hidekazu Kumano

    2016 COMPOUND SEMICONDUCTOR WEEK (CSW) INCLUDES 28TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON INDIUM PHOSPHIDE & RELATED MATERIALS (IPRM) & 43RD INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON COMPOUND SEMICONDUCTORS (ISCS)   2016

     More details

    Language:English   Publishing type:Research paper (international conference proceedings)   Publisher:IEEE  

    Highly pure and stable single photon source is established. Well-prepared pillar array which involve InAs QDs is directly contacted to a fiber end-surface, and cooled in a liquid He bath. Auto-correlation measurement shows that it works as a highly pure single photon source providing g((2))(0) <0.1 not only in the weak excitation case but also in the moderately strong excitation one. This photon source is quite rigid against the external disturbance such as cooling-heating cycle and vibration, with a long term stability. Such a pure and stable single photon source is quite promising to build up fiber-based quantum information technology to the actual stage.

    Web of Science

    researchmap

  • Ultrahigh quality factor in a metal-embedded semiconductor microdisk cavity Reviewed

    Hiroyuki Kurosawa, Hidekazu Kumano, Ikuo Suemune

    OPTICS LETTERS   40 ( 24 )   5766 - 5769   2015.12

     More details

    Language:English   Publishing type:Research paper (scientific journal)   Publisher:OPTICAL SOC AMER  

    We numerically and theoretically investigate electrodynamics of a metal-embedded semiconductor microdisk cavity. The electrodynamics of a cavity mode is discussed from the viewpoint of quantum mechanics, which clarifies the condition for high Q factor. Using numerical calculations, we optimize the cavity structure and show that the Q factor can be increased up to 1,700,000. Our study suggests that the metal-embedded cavity is a promising candidate for cavity quantum electrodynamics (QED) devices. (C) 2015 Optical Society of America

    DOI: 10.1364/OL.40.005766

    Web of Science

    researchmap

▶ display all

Books

  • 創生ジャーナル(2018年度第2巻)

    ( Role: Contributor ,  高大連携の取り組み-酒田東高校との協働 -人工知能・ロボットは人を幸せにするか?-)

    2018.10 

     More details

  • Wide Bandgap Semiconductors–Fundamental Properties and Modern Photonic and Electronic Devices

    T. Kiyoshi, Y. Akihiko, S. Adarsh( Role: Joint author ,  5.1.1節 (Single photon devices))

    Springer  2007  ( ISBN:9783540472346

     More details

    Total pages:460   Responsible for pages:281-287   Language:English Book type:Scholarly book

    ノーベル物理学賞を受賞した青色LEDで有名になったワイドバンドギャップ半導体について、様々な半導体の結晶成長からプロセス、電気・光学特性等の知見を幅広く網羅した専門書。5.1.1節 (Single photon devices(単一光子デバイス) の執筆を担当。

    researchmap

MISC

  • Survey of introducing “Python“ for general students in pre-specialized classes

    熊野英和, 田中一裕, 鳴海敬倫

    応用物理学会春季学術講演会講演予稿集(CD-ROM)   67th   2020

  • 大学2年次文理混合クラスでの「AIって使える」への意識転換

    熊野英和, 田中一裕, 鳴海敬倫

    応用物理学会秋季学術講演会講演予稿集(CD-ROM)   80th   ROMBUNNO.21a‐PA1‐2   2019.9

     More details

    Language:Japanese  

    J-GLOBAL

    researchmap

  • 大学1・2年次文理混合クラスにおけるプログラミング学修

    熊野英和, 鳴海敬倫

    応用物理学会春季学術講演会講演予稿集(CD-ROM)   66th   ROMBUNNO.11p‐PA7‐15   2019.2

     More details

    Language:Japanese  

    J-GLOBAL

    researchmap

  • ピラー型微細形状を有するQDinFアレイを用いた光子数状態の生成

    笹倉弘理, 小田島聡, 大宮寛太, 熊野英和

    応用物理学会春季学術講演会講演予稿集(CD-ROM)   65th   ROMBUNNO.18a‐P8‐4   2018

     More details

    Language:Japanese  

    J-GLOBAL

    researchmap

  • ピラー型微細形状を有するQDinFにおける相互相関信号による励起子複合体の推定

    笹倉弘理, 小田島聡, 熊野英和

    応用物理学会春季学術講演会講演予稿集(CD-ROM)   64th   ROMBUNNO.15p‐E205‐12   2017

     More details

    Language:Japanese  

    J-GLOBAL

    researchmap

▶ display all

Presentations

  • Semiconductor quantum dot nano-array as a single-photon source directly coupled to a fiber

    S. Odashima, H. Sasakura, H. Kumano, H. Nakajima

    European Advanced Materials Congress (EAMC 2018)  2018.8 

     More details

    Event date: 2018.8

    Presentation type:Oral presentation (invited, special)  

    researchmap

  • Discrimination of exciton complexes in quantum-dot-in-fiber by photon correlations International conference

    H. Sasakura

    International conference on optics of excitons in confined systems  2017.9 

     More details

    Language:English   Presentation type:Oral presentation (general)  

    researchmap

  • Highly pure and stable single photon source directly coupled to a fiber International conference

    S. Odashima

    The 43rd International Symposium on Compound Semiconductors  2016.6 

     More details

    Language:English   Presentation type:Oral presentation (general)  

    researchmap

  • Quantum photon-pair generation from an isotropic quantum dot grown by droplet epitaxy Invited International conference

    H. Kumano

    III International Workshop on Metal Droplet Epitaxy of Semiconductor Nanostructures  2016.5 

     More details

    Language:English   Presentation type:Oral presentation (invited, special)  

    researchmap

  • 微細構造分裂の抑制された量子ドット中性励起子状態を介した単一スピンの読み出し

    中島秀朗

    第76回応用物理学会秋期学術講演会  2015.11 

     More details

    Language:Japanese   Presentation type:Oral presentation (general)  

    researchmap

▶ display all

Industrial property rights

  • 量子もつれ光子対発生素子および量子もつれ光子対発生方法

    赤崎 達志, 末宗 幾夫, 笹倉 弘理, 熊野 英和

     More details

    Applicant:日本電信電話株式会社, 国立大学法人北海道大学

    Application no:特願2013-099881  Date applied:2013.5

    Announcement no:特開2014-219612  Date announced:2014.11

    Patent/Registration no:特許第6057373号  Date issued:2016.12

    J-GLOBAL

    researchmap

  • 量子もつれ光子対発生素子および量子もつれ光子対発生方法

    赤崎 達志, 末宗 幾夫, 笹倉 弘理, 熊野 英和

     More details

    Applicant:日本電信電話株式会社, 国立大学法人北海道大学

    Application no:特願2013-099881  Date applied:2013.5

    Announcement no:特開2014-219612  Date announced:2014.11

    J-GLOBAL

    researchmap

Awards

  • 応用物理学会 優秀論文賞受賞

    2010.7   応用物理学会  

    末宗幾夫

     More details

    Award type:Honored in official journal of a scientific society, scientific journal  Country:Japan

    researchmap

Research Projects

  • 小学生から高専・大学生まで質保証ができる理数・工学系学修者本位型実験モデルの開発

    Grant number:21H00927

    2021.4 - 2025.3

    System name:科学研究費助成事業

    Research category:基盤研究(B)

    Awarding organization:日本学術振興会

    篁 耕司, 熊野 英和, 下田 貞幸, 中村 基訓, 奥村 和浩, 平 智幸, 松原 英一, 大島 功三, 阿部 敬一郎, 宜保 達哉, 笹岡 久行, 井口 傑, 三井 聡, 津田 勝幸

      More details

    Grant amount:\17290000 ( Direct Cost: \13300000 、 Indirect Cost:\3990000 )

    本研究では、小学5年生から大学生を対象として、Society 5.0に必要とされる理数・工学系の学生実験モデルを作成し、到達度に応じた実験スキルおよび人間力の評価指標を構築する。誰が評価しても同じ結果が得られる客観的な指標を作成し、児童・生徒・学生が主体的に実行できる「学修者本位型実験」を体系化し、公開することを目的としている。
    2021年度は、各専門分野のこれまでの実践の情報収集および「学修者本位型実験」の位置づけと実践準備を主な取り組みとした。旭川高専での学生実験、公開講座やジュニアドクター育成塾を通した小中学生向けの実験、新潟大学での特定の専門を持たない学生への実験等の情報を収集し、「学修者本位型実験」とは何かについて議論を重ねその指針を得た。「学修者本位型実験」とは、一つの実験で完成するものなのか、PBL(Problem Based Learning)を含めなければならないのか、他者のやりとりは必ず必要なのか、一斉に行う実験はこれにあたらないのかなど、必ずしも一つの軸で構築できるものではない多様な要素を考え可視化する仕組みを作る必要があることがわかった。
    また、旭川高専ではPBLを含めた学生主体型実験を試行し、到達レベルに応じた実験スキルセット(オンライン教材を含む実験書と実験スキル評価シート)作成の準備を行った。さらに新潟大学では旭川高専で作成した実験スキル評価シートをカスタマイズして実践を行った。このように高等教育機関の実験と評価の知見を到達レベルに応じて小学5年生までに展開する方法の準備が整った。

    researchmap

  • 単一光子エンタングルメントを介したスピン間制御

    Grant number:20H02555

    2020.4 - 2024.3

    System name:科学研究費助成事業 基盤研究(B)

    Research category:基盤研究(B)

    Awarding organization:日本学術振興会

    笹倉 弘理, 足立 智, 小田島 聡, 鍜治 怜奈, 熊野 英和

      More details

    Grant amount:\17550000 ( Direct Cost: \13500000 、 Indirect Cost:\4050000 )

    本研究課題は量子ネットワークの形成に向けた基盤技術として, 現行の光通信網と整合性が良く, 統計的・エネルギー揺らぎを抑制した量子ドット内蔵型光ファイバーデバイスを開発し, 伝送路の不安定性に対する耐性に優れたエンタングルメン伝送路の揺らぎの影響を受ける光子一つと真空場で形成されるエンタングルメントを介した量子テレポーテーションの実験を通して, 伝送路の揺らぎに対する忠実度の影響を精査し, 現行の光通信網を介した量子ノード間制御への展開を図るものである. 初年度及び2年目の実施計画は, 1. クロスニコル型量子ドット結合型光ファイバーデバイス(QDinF)の開発, 2. ナノピラー形状の最適化による単一偏波ファイバーへの光学結合効率の向上と境界面での偏光乱れの抑制, 3. 共鳴励起によるエネルギー揺らぎを抑制した単一光子生成手法の確立である.
    初年度に引き続き, 偏光選択が可能な半導体量子ドット光ファイバーデバイスの開発を実施した. 偏波面を直交させた単一モード偏波ファイバー対に半導体量子ドットを装着した際に生じる消光比の低下を抑制するため, 半導体量子ドット成長膜表面へのワイヤーグリッド偏光子の形成を行った. 消光比の向上には, 偏光子の多層化が有効であることが予想されることから, 本年度は2層構造のワイヤーグリッドを作製し, 消光比を実測した. 典型的なインジウムヒ素/ガリウムヒ素量子ドットの発光波長である1マイクロメートルを対象として, ワイヤーグリッドを構成する金属の厚さ・幅, 周期, ワイヤーグリッド層間の厚さなどの構造を厳密結合波解析法による数値シミュレーションと実測結果を踏まえ検討した. ガリウムヒ素表面に2層構造のワイヤーグリッドを形成した結果, 500:1の消光比を実測した.

    researchmap

  • Remote spin-to-spin control based on quantum dot in fiber system

    Grant number:16H03817

    2016.4 - 2020.3

    System name:Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    Research category:Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    Awarding organization:Japan Society for the Promotion of Science

    Sasakura Hirotaka

      More details

    Grant type:Competitive

    Grant amount:\18980000 ( Direct Cost: \14600000 、 Indirect Cost:\4380000 )

    We have carried out development of a optical fiber device (Quantum Dot in Fiber : QDinF) equipped with single quantum dot as a purpose of remote spin-to-spin control via single photon state. A highly pure and stable single-photon source is prepared that comprises a well-designed pillar array, in which each pillar contains only a few InAs quantum dots. A nano-pillar in this array is in direct contact with a fiber end surface and cooled in a liquid-He bath. This photon source and fiber coupling are quite rigid against external disturbances such as cooling-heating cycles and vibration, with long-term stability. For the network formation that likened localized electron spins in single QD to qubit more, the parallel using 12 core SMF array modules started making it it and, by the acquisition of the second photon correlation signal, demonstrated the parallel operation of the single photon state.

    researchmap

  • Polarization-correlated entangled photon pair generation for highly-secure communication

    Grant number:16H03816

    2016.4 - 2019.3

    System name:Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    Research category:Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    Awarding organization:Japan Society for the Promotion of Science

    Hidekazu Kumano

      More details

    Grant amount:\19240000 ( Direct Cost: \14800000 、 Indirect Cost:\4440000 )

    Towards the ultimately secure optical networks, quantum-dot-based non-classical light sources emitting single or entangled photon pairs have developed, which are prerequisites for the absolute security guaranteed by quantum-mechanical principles. To achieve the security and the stability of the photon sources, interaction between quantum-dots and their environment were examined and mechanisms related to the blinking and spectral diffusion were clarified. I have also confirm the long-term stability over several days, indicating the robustness against external disturbances such as vibration and heat cycles.
    Furthermore, for the high functionality of the solid-state photon sources, I have studied the correlation between exciton states in a dot and a generated photon (-pair) states, clarifying the biphoton states are the Werner states, providing direction to further functionalize the sources such as miniaturization of the sources.

    researchmap

  • 高秘匿通信のための量子ドット偏光相関2光子源:生成機構の解明と通信波長帯展開

    2016.4 - 2018.3

    System name:科学研究費助成事業

    Research category:基盤研究(B)

    Awarding organization:日本学術振興会

    熊野英和

      More details

    Authorship:Principal investigator  Grant type:Competitive

    researchmap

▶ display all

 

Teaching Experience (researchmap)

  • Solution-based Resaerch Laboratory

    2020.4

     More details

  • プロジェクトゼミ

    2019.4

     More details

  • データサイエンス実践

    2018.4

     More details

  • データサイエンス基礎

    2018.4

     More details

  • リテラシー応用B

    2018.4

     More details

▶ display all

Teaching Experience

  • データサイエンス実践 B

    2022
    Institution name:新潟大学

  • データサイエンス概説

    2021
    Institution name:新潟大学

  • データサイエンス概説演習

    2021
    Institution name:新潟大学

  • リフレクションデザインIV

    2020
    Institution name:新潟大学

  • データサイエンス実践 A

    2020
    Institution name:新潟大学

▶ display all

 

Social Activities

  • JST女子中高生の理系進路選択支援プログラム「課題探究を通じて挑戦する勇気を! Niigata Girls in Science」

    Role(s): Lecturer, Informant, Demonstrator

    2020.10

     More details

  • 北海道ジュニアドクター育成塾成果発表会評価委員

    Role(s): Commentator, Advisor

    2020.3

     More details

  • 栃木県立矢板東高校学習合宿

    Role(s): Lecturer, Advisor

    2019.11

     More details

  • 山形県立酒田東高校新潟大学研修

    Role(s): Appearance, Lecturer, Advisor, Planner, Organizing member

    2019.8

     More details

  • 新潟県アカデミックインターンシップ

    Role(s): Lecturer, Planner

    2019.8

     More details

▶ display all