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ダイヤモンド中の単一NV中心による量子系の初期化と量子標準限界を超えた測定の実証

Research Project

Project/Area Number 13J04142
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field 原子・分子・量子エレクトロニクス
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

下岡 孝明  大阪大学, 基礎工学研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2016-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2015)
Budget Amount *help
¥3,300,000 (Direct Cost: ¥3,300,000)
Fiscal Year 2015: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2014: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2013: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Keywords量子情報 / 磁気測定 / 核スピン
Outline of Annual Research Achievements

ノイズの影響を抑えた量子系の確立は微小磁場の検出において非常に重要な意味を持つ。課題の実現へ向け我々は電子スピンと核スピンとの量子ハイブリッド系に着目した。核スピンは外界との相互作用が非常に弱く、電子スピンに比べ桁違いに長い量子状態の保持時間を持つことから量子メモリーとしての役割が期待される。一方で核スピンは外界との相互作用の弱さから量子制御に要する時間(ゲート時間)が非常に長いという課題があった。これに対し我々は、電子スピンの操作性と核スピンの量子メモリーとしての特性を利用した核スピンの高速制御法を理論的に提案している。この手法では電子スピンと核スピンとの量子力学的な相関を利用することで、制御の際に電子スピンが獲得した情報を核スピンへ移すことが可能である。現在投稿中の論文の内容では、この高速制御法による核スピンのゲート時間は原理的には既存の手法に比べ桁違いに短いことを示している。この手法を応用することで、電子スピンを介して微小磁場の信号を核スピンの量子状態に高速で反映させることが可能である。また、現在は上記の理論提案の実証に向けた初期段階の実験について投稿準備中である。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2015 Annual Research Report
  • 2014 Annual Research Report
  • 2013 Annual Research Report
  • Research Products

    (14 results)

All 2016 2015 2014 2013

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (13 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results)

  • [Journal Article] Control of coherence among a single electron spin and three nearest neighbor 13C nuclear spins of a NV center in diamond2015

    • Author(s)
      T. Shimo-Oka, H. Kato, S. Yamasaki, S. Miwa, Y. Suzuki, N. Mizuochi
    • Journal Title

      Applied Physics Letters

      Volume: 106 Issue: 15 Pages: 153103-153103

    • DOI

      10.1063/1.4917539

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] ダイヤモンド中単一核スピンの電界制御2016

    • Author(s)
      下岡孝明 鈴木義重 水落憲和
    • Organizer
      日本物理学会春季大会
    • Place of Presentation
      東北学院大学泉キャ ンパス(宮城県)
    • Year and Date
      2016-03-19
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Phase manipulation of the single nuclear spin in diamond by electric field2015

    • Author(s)
      下岡孝明
    • Organizer
      応用物理学会・量子エレクトロニクス研究会「極限計測の科学と技術」
    • Place of Presentation
      東京大学山中寮内藤セミナーハウス(山梨県)
    • Year and Date
      2015-12-18
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Fast phase control of the single nuclear spin by electric field2015

    • Author(s)
      T. Shimo-Oka, T. Mori, Y. Suzuki, N. Mizuochi
    • Organizer
      International Symposium on Nanoscale Transport and Technology (ISNTT2015)
    • Place of Presentation
      NTT物性科学基礎研(神奈川県)
    • Year and Date
      2015-11-17
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Coherent manipulation of single nuclear spins in diamond by electric field2015

    • Author(s)
      T. Shimo-Oka
    • Organizer
      Okinawa School in Physics: Coherent Quantum Dynamics
    • Place of Presentation
      沖縄科学技術大学院大学(沖縄)
    • Year and Date
      2015-09-28
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 電界効果を用いたダイヤモンド中の単一核スピンの量子制御2015

    • Author(s)
      下岡孝明, 森徹平, 鈴木義茂, 水落憲和
    • Organizer
      日本物理学会秋季大会
    • Place of Presentation
      関西大学 千里山キャンパス(大阪府)
    • Year and Date
      2015-09-16
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Fast phase gate of the single nuclear spin in diamond by electric field2015

    • Author(s)
      T. Shimo-Oka
    • Organizer
      The 5th Summer school on semiconductor/Superconducting Quantum Coherence effects and Quantum Information
    • Place of Presentation
      ホテルサンバレー那須(栃木県)
    • Year and Date
      2015-09-10
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Phase gate on a single nuclear spin in diamond by electric field2015

    • Author(s)
      下岡孝明
    • Organizer
      量子制御技術の発展により拓かれる量子情報の新時代
    • Place of Presentation
      京都大学吉田キャンパス(京都府)
    • Year and Date
      2015-07-13
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] ダイヤモンド中NV中心の電子, 核スピンの電気的制御2015

    • Author(s)
      下岡孝明, 小林悟士, 鈴木義茂, 水落憲和
    • Organizer
      第32回量子情報技術研究会 (QIT32)
    • Place of Presentation
      大阪大学豊中キャンパス(大阪府)
    • Year and Date
      2015-05-25
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] ダイヤモンド中のNV中心の核スピンの初期化と核スピンを用いた量子もつれ2014

    • Author(s)
      森周大, 下岡孝明, 三輪真嗣, 山崎聡, 鈴木義茂, 水落憲和
    • Organizer
      第69回物理学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      東海大学(神奈川県平塚市)
    • Year and Date
      2014-03-28
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Generation of GHZ states among four-qubit in Diamond at Room Temperature2013

    • Author(s)
      下岡孝明
    • Organizer
      Quantum Cybernetics
    • Place of Presentation
      ハアットリージェンシ(京都府京都市)
    • Year and Date
      2013-12-16
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] ダイヤモンド中の単一スピン系を用いた4量子ビット量子もつれ生成2013

    • Author(s)
      下岡孝明, 松崎雄一郎, 山崎聡 三輪真嗣, 鈴木義茂, 水落憲和
    • Organizer
      第74回応用物理学会秋季学術講演会・分科企画シンポジウム
    • Place of Presentation
      同志社大学(京都府京都市)
    • Year and Date
      2013-09-17
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Four-Qubit Entanglement Generation in Solid-State Systems2013

    • Author(s)
      下岡孝明
    • Organizer
      Quantum Cybernetics
    • Place of Presentation
      WTC Cconference Center (東京都港区)
    • Year and Date
      2013-07-11
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Four-Qubit Entanglement Generation in Solid-State Systems at Room Temperature2013

    • Author(s)
      下岡孝明
    • Organizer
      Artificial Atoms : from Quantum Physics to Application
    • Place of Presentation
      Hungarian Academy of Science (Budanest Hungary)
    • Related Report
      2013 Annual Research Report

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Published: 2014-01-29   Modified: 2024-03-26  

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