• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to project page

2015 Fiscal Year Research-status Report

多価イオンによる量子ビット作成

Research Project

Project/Area Number 15K13409
Research InstitutionKobe University

Principal Investigator

櫻井 誠  神戸大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (90170646)

Project Period (FY) 2015-04-01 – 2018-03-31
Keywords多価イオン / 量子ビット / 単一イオン注入 / STM
Outline of Annual Research Achievements

イオンを固体表面に1個1個打ち込む、いわゆる単一イオン注入(Single Ion Implantation, SII)技術を、入射イオンとして多価イオンを用いる方法として確立し、SIIにより多価イオンを半導体などの表面に打ち込み、埋め込まれた原子の保有する量子状態を量子ビットとして利用することの可能性を探索する。
多価イオンを用いると、SIIによる量子ビット作成において従来困難とされた、イオン1個が入射した事象を100%の確度で検知することが可能となり、本研究により、多数の量子ビットを配列させる必要がある実用的な量子コンピュータの開発に大きく寄与すると期待される。
本年度はSTM用に製作されたピエゾアクチュエーターを購入し、これをXYの2次元方向に移動可能な超音波モーターで駆動される粗動機構の上に取り付け、イオン入射位置制御の機能を持たせた装置を製作した。
ピエゾアクチュエーターの駆動には既存のSTM制御用コントローラを用いた。ピエゾアクチュエーターの他端には電解研磨で製作したタングステンチップを取り付け、対向する位置に作動マイクロメーターと積層ピエゾアクチュエーターでアプローチ機能を持たせた試料ステージを設置しSTMを構成した。粗動機構とピエゾアクチュエーターは将来イオンビーム照射時のビーム経路を確保するための空間を設けている。
製作した粗動機構とピエゾアクチュエーターの動作は、それぞれレーザー干渉変位計とグラファイト表面のSTM像の観察で評価し、良好に動作することを確認した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本研究に必要なイオンの入射位置制御機構について、ピエゾアクチュエーターを用いたSTM観測装置の原理による制御装置を製作し良好に動作することが確認できた。

Strategy for Future Research Activity

本研究の最終目標である単一イオン注入、すなわちイオンを1個ずつ試料表面に入射させるためには、1個のイオンの入射が確実に検知できなければならない。また、イオンが試料に入射していないときには入射を知らせる信号が発生してはならない。多価イオンが試料に入射したときに発生する大量の2次電子を計測して、入射を知らせる信号とするが、多価イオンが試料以外の場所に入射したときに発生する2次電子により、この信号が誤って発生しないような工夫を施す。具体的な対策としては、あらかじめ軌道計算シミュレーションを行い、試料に対するマスクやカンチレバーの電位を最適化ことにより、試料以外の場所で発生する二次電子のエネルギーと試料で発生する電子のエネルギーに差を持たせて、試料から発生した二次電子のみが検出器に到達し、それ以外の場所で発生した二次電子は検出器に到達しないように工夫する。また、マスクの直前に静電レンズを設けて、イオンビームを試料上で収束させる。本資金の範囲で単一イオン注入を実現させるには困難が予想されるが、成功に近づける努力をしたい。

Causes of Carryover

次年度使用額分は2016年3月初旬に取引したが、法人カードによる決済のため、当該年度中に使用できなかったため。

Expenditure Plan for Carryover Budget

2016年3月初旬に取引した分は2016年度に入って支払った。

  • Research Products

    (9 results)

All 2016 2015 Other

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] カーボンナノチューブへの多価イオン照射効果2016

    • Author(s)
      本多信一,田口英次,櫻井誠
    • Journal Title

      大阪大学超高圧電子顕微鏡センター2015年度年報

      Volume: なし Pages: 印刷中

  • [Journal Article] 多価イオン照射による固体表面の発光2015

    • Author(s)
      櫻井誠,宮本貴裕,佐々木康二,加藤太治,坂上裕之
    • Journal Title

      J. Vac. Soc. Jpn.

      Volume: 58 Pages: 147-149

    • DOI

      http://doi.org/10.3131/jvsj2.58.147

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Irradiation effects on reactor relevant material surfaces by slow highly charged ion beam2015

    • Author(s)
      M. Sakurai, D. Kato, H.A. Sakaue, Y. Hishinuma, S. Sasaki and T. Miyamoto
    • Journal Title

      Annual report of national institute for fusion science

      Volume: なし Pages: 417

  • [Presentation] 多価イオン照射孤立多層カーボンナノチューブの構造評価2016

    • Author(s)
      出野 文哉,山下 拳太郎,関岡 嗣久, 本多 信一,西田 尚史, 徳井 太央貴, 佐々木 康二, 宮本 貴裕, 櫻井 誠,新部 正人,寺澤 倫孝,平瀬 龍二,泉 宏和,吉岡 秀樹,庭瀬 敬右,田口 英
    • Organizer
      第63回応用物理学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      東京工業大学 (東京都・目黒区)
    • Year and Date
      2016-03-20
  • [Presentation] Potential effect in the interaction of highly charged ions with materials2015

    • Author(s)
      M. Sakurai, K. Sasaki, T. Miyamoto, N. Nishida, T. Tokui, D. Kato, H.A. Sakaue, S. Honda, R. Tamura, M. Terasawa
    • Organizer
      第16回イオンビームによる表面・界面解析特別研究会
    • Place of Presentation
      奈良女子大学 (奈良県・奈良市)
    • Year and Date
      2015-12-05
  • [Presentation] タングステン金属表面へのプロトン照射による反射水素Hα線強度及び偏光度の空間分布測定2015

    • Author(s)
      坂上裕之,加藤太治, 村上泉, 峯田翔太, 季冠億, 酒井康弘, 古屋謙治, 剣持貴弘, 佐々木康二, 宮本貴裕, 櫻井誠, 本橋健次
    • Organizer
      日本物理学会2015年秋季大会
    • Place of Presentation
      関西大学 (大阪府・吹田市)
    • Year and Date
      2015-09-17
  • [Presentation] 多価イオン照射によるEr2O3発光の分光測定2015

    • Author(s)
      宮本貴裕, 佐々木康二, 島田卓哉, 西田尚史, 山根康宏, 櫻井誠, 加藤太治, 坂上裕之
    • Organizer
      日本物理学会2015年秋季大会
    • Place of Presentation
      関西大学 (大阪府・吹田市)
    • Year and Date
      2015-09-16
  • [Presentation] Potential effects in the interaction of highly charged ions with solid surfaces2015

    • Author(s)
      M. Sakurai, D. Kato, H.A. Sakaue , S. Honda and M. Terasawa
    • Organizer
      CC3DMR 2015
    • Place of Presentation
      Busan (South Korea)
    • Year and Date
      2015-06-16
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Remarks] http://www2.kobe-u.ac.jp/~msakurai/index.htm

URL: 

Published: 2017-01-06  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi