2023 Fiscal Year Annual Research Report
小型イオンマイクロビーム装置における超高電場加速レンズに関する研究
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19K12635
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| Research Institution | National Institutes for Quantum Science and Technology |
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Principal Investigator |
大久保 猛 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 量子機能創製研究センター, 主幹研究員 (40446456)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | ナノビーム / マイクロビーム / イオン配列 / 微細加工 / 小型装置 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
イオンマイクロビームは、量子コンピュータに必要な量子ビットを超精密に配列したり、光通信での新たな光学素子を微細加工で製作したりできる技術である。研究の全体構想は、ビームの加速・集束を静電場で同時に行う加速レンズを利用して小型装置でイオンマイクロビームを形成し、大きさが1メートル立方程度に収まる超高精度イオン配列・微細加工装置を開発することである。本研究では、そのプロトタイプである小型イオンマイクロビーム装置の空間分解能向上を目的として、独自開発の超高電場加速レンズを導入して縮小率を大きくし、ビーム径の縮小を追求する。
令和５年度は、量子科学技術研究開発機構高崎量子応用研究所に、量子機能材料・デバイスなどの量子科学技術分野において世界を先導する研究を推進することを目的に発足した量子機能創製研究センターに置かれているレーザー冷却イオンプロジェクトで目指しているレーザー冷却単一イオン源に適応できる小型イオンマイクロビーム装置のレンズ系開発を進めた。NVセンターと呼ばれる量子ビットを格子状に作製するためには、このイオン源から発生したたった１個のNイオンを正確に数ナノメートル精度で材料に打ち込む必要がある。これを可能にするレンズ系を追究した結果、研究協力者である石井の多大な貢献により、縮小率0.006の２段加速レンズを用いて4.5nmの精度で照射できるレンズ系を設計することに成功した。
本研究課題のテーマであるビーム径縮小の追究の結論として、径4.5nmに到達できる見通しを得た。
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