Dark Matter Search Using Quantum Sensing
Project/Area Number |
22K18711
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Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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Allocation Type | Multi-year Fund |
Review Section |
Medium-sized Section 15:Particle-, nuclear-, astro-physics, and related fields
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Research Institution | The University of Tokyo |
Principal Investigator |
日下 暁人 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (20785703)
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Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2024-03-31
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Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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Budget Amount *help |
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
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Keywords | 暗黒物質 / アクシオン / 量子ビット / マグノン / 量子センシング / 量子計測 / マイクロ波 |
Outline of Research at the Start |
本研究は、超伝導量子ビット「トランズモン」を用いた量子計測による暗黒物質探索と、それを発展させた将来実験のための技術開発を行なう。5 GHz付近の共振周波数を持つ非線形超伝導共振器であるトランズモンを用いて量子非破壊測定を行なえば、約5 GHz の光子 (~20 ueV) やそれと結合する準粒子を、量子雑音の限界を超えた精度で測定できる。近年、多様な暗黒物質候補の探索が求められており、これはトランズモンによる低エネルギー検出の格好の応用対象となる。最先端の量子計測技術を素粒子・宇宙物理学の重要問題に適用する本研究は、当該分野に新しい可能性をもたらす。
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Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、超伝導量子ビット「トランズモン」を用いた量子センシングによる暗黒物質探索と、それを発展させた将来実験のための技術開発を行なう。トランズモンは5 GHz付近の共振周波数を持つ非線形超伝導共振器であり、今最も注目される量子ビット素子の一つである。これを用いて量子非破壊測定を行なえば、5 GHz の光子 (~20 ueV) やそれと結合する準粒子の単一量子測定を、量子雑音の限界を超えた精度で達成できる。近年、Axion・暗黒光子・軽い暗黒物質など、多様な暗黒物質候補の探索が求められており、これはトランズモンによる低エネルギー検出の格好な応用対象となる。 1年度目においては、マグノンと量子ビットの結合系についてそれを用いた暗黒物質探索実験に向けた研究開発を進めた。特に、複数の読出し手法を用いた場合の探索感度の比較研究や、マグノン媒質YIGの体積を増やすことに向け、大きなYIGにおけるマグノン共鳴の評価などの研究を進める事ができた。
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Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の計画通り、信号の読出し手法の検討及びYIG大型化に向けた研究開発が進んでおり、本計画の目標達成に向けて十分な進捗があるため。
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Strategy for Future Research Activity |
2年度目には、大口径YIGを量子ビットと結合させた測定を行い、暗黒物質探索の初期成果達成を目指す。
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Report
(1 results)
Research Products
(4 results)