Electron Spin Multiple Resonance in Diamond and its Application to Quantum Sensor

• Project/Area Number: 23K22828
• Project/Area Number (Other): 22H01558 (2022-2023)
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund (2024); Single-year Grants (2022-2023)
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 21060:Electron device and electronic equipment-related
• Research Institution: Keio University
• Principal Investigator: 早瀬 潤子 (伊師潤子) 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (50342746)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 渡邊 幸志 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 主任研究員 (50392684)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥17,290,000 (Direct Cost: ¥13,300,000、Indirect Cost: ¥3,990,000); Fiscal Year 2024: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000); Fiscal Year 2023: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000); Fiscal Year 2022: ¥6,760,000 (Direct Cost: ¥5,200,000、Indirect Cost: ¥1,560,000)
• Keywords: 量子センサ / 量子スピン多重共鳴 / NV中心 / ダイヤモンド / 電子スピン多重共鳴

Outline of Research at the Start

本研究では、ダイヤモンド中の窒素－空孔中心に局在する電子スピンの量子力学的な性質を最大限活用することで、従来よりも遥かに性能の良い「固体量子センサ」を実現します。具体的には、レーザー・マイクロ波・ラジオ波を同時に照射する電子スピン多重共鳴遷移に基づく新たな量子制御技術を開発し、電子スピン３準位系特有の新奇な量子現象の観測・物理解明と、２準位系にはない機能・性能を有する量子センサの開発を目指します。