Multi-qubit single paramagnetic center for quantum communication and computing

2009 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20760006
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Applied materials science/Crystal engineering
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: MIZUOCHI Norikazu University of Tsukuba, 大学院・図書館情報メディア研究科, 講師 (00323311)
• Project Period (FY): 2008 – 2009
• Keywords: 量子通信 / 量子コンピューティング / スピントロニクス

Research Abstract

In construction of scalable quantum network for quantum communication and computing, development of a few optically accessible quantum bits in solid is important. Recently, single NV center in diamond has been interested. In our research, by using <13>^C enriched and <12>^C enriched diamond samples, 4 qubit system of single NV center was observed and the longest T_2 of electron spin in solid at room temperature was realized.

Research Products

• [Journal Article] Coherence of single spins coupled to a nuclear spin bath of varying density (2009)
  • Author(s): N. Mizuochi, P. Neumann, F. Rempp, J. Beck, V. Jacques, P. Siyushev, K. Nakamura, D. Twitchen, H. Watanabe, S. Yamasaki, F. Jelezko, J. Wrachtrup
  • Journal Title: Physical Review B Vol.80(Editors' suggestion) Pages: 041201(R)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Ultralong spin coherence time in isotopically engineered diamond (2009)
  • Author(s): G. Balasubramanian, P. Neumann, D. Twitchen, M. Markham, R. Kolesov, N. Mizuochi, J. Isoya, J. Achard, J. Beck, J. Tissler, V. Jacques, F. Jelezko, J. Wrachtrup
  • Journal Title: Nature materials Vol.8 Pages: 383-387
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Electrical properties of a B doped layer in diamond formed by hot B implantation and high-temperature annealing (2009)
  • Author(s): N. Tsubouchi, M. Ogura, N. Mizuochi, H. Watanabe
  • Journal Title: Diamond and Related Materials Vol.18 Pages: 128-131
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Multipartite Entanglement Among Single Spins in Diamond (2008)
  • Author(s): P. Neumann*, N. Mizuochi*, F. Rempp, P. Hemmer, H. Watanabe, S. Yamasaki, V. Jacques, T. Gaebel, F. Jelezko, J. Wrachtrup
  • Journal Title: Science Vol.320,no.5881 Pages: 1326-1329
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 同位体制御したダイヤモンドにおけるスピンコヒーレンスの研究 (2010)
  • Author(s): 水落憲和
  • Organizer: 日本物理学会第65回年次大会
  • Place of Presentation: 岡山大学
  • Year and Date: 2010-03-21
• [Presentation] グラファイト及びダイヤモンド上強磁性金属薄膜成長の観察 (2010)
  • Author(s): 吉國翔太, 関剛斎, 新庄輝也, 鈴木義茂, 白石誠司, 水落憲和, 山崎聡
  • Organizer: 第57回応用物理学関係連合講演会
  • Place of Presentation: 東海大学
  • Year and Date: 2010-03-18
• [Presentation] Coherence of single spins coupled to a nuclear spin bath in diamond (2009)
  • Author(s): N. Mizuochi, P. Neumann, F. Rempp, K. Nakamura, D. Twitchen, H. Watanabe, S. Yamasaki, F. Jelezko, J. Wrachtrup
  • Organizer: International Conference on Quantum Information and Technology
  • Place of Presentation: Tokyo
  • Year and Date: 20091202-20091205
• [Presentation] ダイヤモンド中の単一NV中心～室温での光による単一スピン検出と操作～ (2009)
  • Author(s): 水落憲和
  • Organizer: 第10回エクストリーム・フォトニクス研究会
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 20091104-20091105
• [Presentation] Quantum information processing and memory by single spins in Diamond (2009)
  • Author(s): N. Mizuochi
  • Organizer: 6th Japanese-German Frontiers of Science Symposium
  • Place of Presentation: Tokyo, Japan
  • Year and Date: 20091030-20091101
• [Presentation] Entanglement and coherence properties of single spins in diamond (2009)
  • Author(s): N. Mizuochi, P. Neumann, F. Rempp, K. Nakamura, D. Twitchen, H. Watanabe, S. Yamasaki, F. Jelezko, J. Wrachtrup
  • Organizer: International Conference on Quantum Information Processing and Communication (QIPC 2009)
  • Place of Presentation: Roma, Italy
  • Year and Date: 20090921-20090925
• [Presentation] Coherence control of single spins in Diamond (2009)
  • Author(s): N. Mizuochi, P. Neumann, F. Rempp, J. Beck, V. Jacques, P. Siyushev, K. Nakamura, D. Twitchen, H. Watanabe, S. Yamasaki, F. Jelezko, J. Wrachtrup
  • Organizer: 20th European Conference on Diamond, Diamond-Like Materials, Carbon Nanotubes, Nitrides & Silicon Carbide
  • Place of Presentation: Athens, Greece
  • Year and Date: 20090906-20090910
• [Presentation] Coherence of single electron and nuclear spins in Diamond (2009)
  • Author(s): N. Mizuochi, P. Neumann, F. Rempp, K. Nakamura, H. Watanabe, S. Yamasaki, F. Jelezko, J. Wrachtrup
  • Organizer: The 18th International Conference on Electronic Properties of Two Dimensional Systems (EP2DS-18)
  • Place of Presentation: Kobe, Japan
  • Year and Date: 20090719-20090724
• [Presentation] ダイヤモンドを用いた量子情報処理 (2009)
  • Author(s): 水落憲和
  • Organizer: 第20回量子情報技術研究会
  • Place of Presentation: 広島大学
  • Year and Date: 20090500
• [Presentation] Coherence among single spins of NV center in Diamond (2009)
  • Author(s): N. Mizuochi
  • Organizer: Joint JSPS-ESF International conference on Nanoscience and Engineering in Superconductivity
  • Place of Presentation: Tsukuba, Japan
  • Year and Date: 20090323-20090326
• [Presentation] 単一NV中心における同位体炭素(13C, 12C)を用いた量子情報研究 (2009)
  • Author(s): 水落憲和, P. Neumann, R. Florian, 中村和郎, 渡辺幸志, 山崎聡, F. Jelezko, J. Wrachtrup
  • Organizer: 第23回ダイヤモンドシンポジウム
  • Place of Presentation: 千葉工業大学
  • Year and Date: 2009-11-18
• [Presentation] ダイヤモンド中の単一NV中心における多量子ビット化と単一スピンコヒーレンス制御 (2009)
  • Author(s): 水落憲和, P. Neumann, R. Florian, 中村和郎, 渡辺幸志, 山崎聡, F. Jelezko, J. Wrachtrup
  • Organizer: 第48回電子スピンサイエンス学会年会
  • Place of Presentation: 神戸大学
  • Year and Date: 2009-11-11
• [Presentation] ダイヤモンド中の単一NV中心～室温での単一光子発生と単一スピン操作 (2009)
  • Author(s): 水落憲和
  • Organizer: 第5回量子ナノ材料セミナー
  • Place of Presentation: 埼玉大学
  • Year and Date: 2009-07-29
• [Presentation] 13C核スピン濃度を制御したダイヤモンド中のNV中心における単一スピンコヒーレンス制御 (2009)
  • Author(s): 水落憲和, P. Neumann, R. Florian, J. Beck, 中村和郎, 渡辺幸志, 磯谷順一, 山崎聡, F. Jelezko, J. Wrachtrup
  • Organizer: 第56回応用物理学関係連合講演会
  • Place of Presentation: 筑波大学
  • Year and Date: 2009-04-01
• [Presentation] 核スピンバス中における単一NV中心のスピンコヒーレンス (2009)
  • Author(s): 水落憲和, P. Neumann, R. Florian, J. Beck, 中村和郎, D. Twitchen, 渡辺幸志, 山崎聡, F. Jelezko, J. Wrachtrup
  • Organizer: 第64回日本物理学会年次大会
  • Place of Presentation: 立教大学池袋キャンパス
  • Year and Date: 2009-03-27
• [Presentation] ダイヤモンド中の単一NV中心における核スピンによるエンタングルメントの生成 (2008)
  • Author(s): 水落憲和, P. Neumann, R. Florian, T. Gaebel, 渡辺幸志, 磯谷順一, 山崎聡, F. Jelezko, J. Wrachtrup
  • Organizer: 第18回量子情報技術研究会
  • Place of Presentation: 東京大学本郷キャンパス
  • Year and Date: 20080522-20080523
• [Presentation] シンポジウム「単一分子分光の最前線」"ダイヤモンド中の単一NV中心における核スピンを用いた量子情報研究" (2008)
  • Author(s): 水落憲和
  • Organizer: 日本物理学会秋季大会
  • Place of Presentation: 岩手大学上田キャンパス
  • Year and Date: 2008-09-22
• [Presentation] ダイヤモンドの単一NV中心でのエンタングルメント生成 (2008)
  • Author(s): 水落憲和
  • Organizer: 第4回量子情報未来テーマ開拓研究会
  • Place of Presentation: 沖縄県
  • Year and Date: 2008-09-05
• [Presentation] ダイヤモンドN-Vセンターを用いた核スピン量子情報処理 (2008)
  • Author(s): 水落憲和
  • Organizer: 応用物理学会スピントロニクス研究会「拡がるスピントロニクス～核スピントロニクス、バイオ系スピントロニクス～」
  • Place of Presentation: 東京大学本郷キャンパス
  • Year and Date: 2008-07-03
• [Book] 「ダイヤモンド中のNV中心の単一スピンコヒーレンス制御」固体物理 (2010)
  • Author(s): 水落憲和
  • Total Pages: 27-35
• [Book] 「ダイヤモンド中の単一NV中心を用いた量子情報処理」日本物理学会誌 (2009)
  • Author(s): 水落憲和
  • Total Pages: 910-918
• [Remarks]
  • URL: http://www.bk.tsukuba.ac.jp/~mizuochi/