光子・電子・核子スピン量子もつれエンジニアリング
Publicly Offered Research
| Project Area | Science of hybrid quantum systems |
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| Project/Area Number |
16H01052
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Science and Engineering
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| Research Institution | Yokohama National University |
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Principal Investigator |
小坂 英男 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 教授 (20361199)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2017)
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| Budget Amount *help |
¥23,660,000 (Direct Cost: ¥18,200,000、Indirect Cost: ¥5,460,000)
Fiscal Year 2017: ¥12,480,000 (Direct Cost: ¥9,600,000、Indirect Cost: ¥2,880,000)
Fiscal Year 2016: ¥11,180,000 (Direct Cost: ¥8,600,000、Indirect Cost: ¥2,580,000)
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| Keywords | 量子もつれ / 光子 / 電子 / 核子 / 幾何学量子 / 量子操作 / 縮退スピン / キュービット / 光物性 / ハイブリッド量子 / 量子情報物理 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ハイブリッド量子系の中でも特に、光子、電荷、電子スピン、核スピンの４つの物理量を量子力学的に結合する量子もつれ物理の探求を行い、長時間量子メモリー、高感度磁気センサー、単一スピン計測、高感度物性測定などに結びつけることを目指した。ダイヤモンドに内在する量子もつれの力を自発的に引き出すことでこれを可能とした。
具体的には、Ｈ２９年度に下記を行った。
・電子スピンと核スピンの縮退論理キュービット間の任意量子もつれ状態生成
電子・核子間の超微細相互作用という物質に内在する量子もつれの力を利用し、マイクロ波およびラジオ波の偏光自由度を制御することにより、縮退論理キュービットの任意量子もつれ状態を生成した。まずは、電子、核子共に０状態に初期化した。次に、ラジオ波により核子を偏光に対応した量子重ね合わせ状態にした。その後、核スピンを制御量子、電子スピンをターゲット量子とした二重C-NOT操作によりに量子もつれ状態を形成した。
・量子テレポーテーション原理による光子から電子スピンを介した核スピンへの伝令付き量子メディア変換
電子のスピン軌道相互作用という物質に内在する量子もつれの力を利用した、量子テレポーテーションの原理にヒントをえた量子転写を行った。まずは、上記の手法で電子と核子の量子もつれ状態を形成した。その後、電子をA2あるいはA1準位（軌道・スピンもつれ状態)に励起する光子を吸収した際、光子の量子状態は核子へと転写された。転写の成功検知には、電子の軌道（Ex励起）のみを用いた量子非破壊シングルショット測定を行うことで、伝令付きの量子メディア変換が可能となった。本転写の核となる技術は光子吸収による光子と電子の量子もつれ測定であり、提案者が世界に先駆けて成功したものである。
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| Research Progress Status |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(97 results)
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[Journal Article] Geometric spin echo under zero field2016
Author(s)
Yuhei Sekiguchi, Yusuke Komura, Shota Mishima, Touta Tanaka, Naeko Niikura and Hideo Kosaka
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Journal Title
Nature Communications
Volume: 7
Issue: 1
Pages: 11668-11668
DOI
NAID
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Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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[Presentation] 「通信波長狭線幅二光子源の周波数安定化システム開発」2018
Author(s)
池田 幸平, 新関 和哉, Mingyang Zheng, Xiuping Xie, 岡村幸太郎, 武井宣幸, 吉井一倫, 行方直人, 井上修一郎, 洪鋒雷, 小坂英男, 堀切智之
Organizer
日本物理学会第73回年次大会（2018年）
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[Presentation] “Dynamic initialization of a carbon nuclear spin with a coherent microwave around zero field”,2017
Author(s)
Koji Sato, Yuhei Sekiguci, Riyo Enyo, Yusuke Komura, Hiroki Kano, Ryota Kuroiwa, Kouyou Kuramitani, Takaaki Nakamura, Kodai Nagata, Naoki Ishida and Hideo Kosaka
Organizer
The 24th Congress of the International Commission for Optics(ICO24)
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[Presentation] “Geometric spin echo under zero field”2016
Author(s)
Yuhei Sekiguchi, Yusuke Komura, Shota Mishima, Touta Tanaka, Naeko Niikura, and Hideo Kosaka
Organizer
13th International Conference on Quantum Communication, Measurement and Computing (QCMC 2016)
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