2020 Fiscal Year Annual Research Report
Control and readout of nuclear spin quantum many-body states
| Project/Area Number |
18K18726
|
|---|
| Research Institution | University of Tsukuba |
|---|
Principal Investigator |
野村 晋太郎 筑波大学, 数理物質系, 准教授 (90271527)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
柏谷 聡 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (40356770)
佐々木 進 新潟大学, 自然科学系, 准教授 (80323955)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2021-03-31
|
| Keywords | ダイヤモンド窒素-空孔中心 / 量子シミュレータ / 量子多体系 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度までに進めてきたダイヤモンドNVスピンアンサンブルと広視野光学顕微鏡を用いた量子スピン状態の制御と状態の読み出しの手法をさらに発展させ、パルスシーケンス制御プログラムのアルゴリズムの高度化をはかった。主にフェーズサイクリングとSCROFULOUS法の導入を行なった。フェーズサイクリングの導入によりコモンモードノイズが抑制され、かつ信号強度が２倍となり、信号－ノイズ比が大きく向上した。広視野光学顕微鏡を用いた測定の場合に視野内でのマイクロ波強度分布によるパルス長のエラーが必然的に生じることが課題となっていたが、SCROFULOUS法の導入により、パルス長のエラーの一次の項を抑制することが可能となった。パルス長のエラーが20％以下の場合において、単パルスの場合と比較してパルス長のエラーによる検出信号強度の低下を約1/5に低下させることに成功した。この成果は論文としてまとめられ投稿された。
研究分担者の佐々木氏との共同研究により、19FのNMR多重パルス法による研究を引き続き実施した。この研究を通じて得られた知見を生かし、核スピン量子多体系のダイヤモンドNVスピンアンサンブルを用いた制御と読み出しのための研究を進めた。パルス幅が短くスペクトル幅の大きい非選択的マイクロ波パルスを用いた手法を新たに開発した。この手法はスピンとNV電子スピンとの間の超微細相互作用を用い、15N核スピン量子多体系の偏極と読みだしが可能であることが示された。RF照射下において核スピン量子多体系のラビ振動を観測することに成功した。私たちの手法は従来の既知手法と比べて高速に核スピン制御と読み出しが行える利点があり、量子シミュレータ構築のための核スピン量子多体系の電子スピンと光を介した状態制御と読み出し方法として有望な手法であることが示された。
|
