2022 Fiscal Year Annual Research Report
ハイブリッド集積法による高感度ダイヤモンド磁気量子センサーの開発
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21K20428
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| Research Institution | Toyohashi University of Technology |
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Principal Investigator |
勝見 亮太 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (40908505)
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| Project Period (FY) |
2021-08-30 – 2023-03-31
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| Keywords | ダイヤモンド / 量子センサー / 量子光学 / NVセンター / ハイブリッド集積 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年、ダイヤモンド中の窒素―空孔(ＮＶ)中心が、量子光源や量子メモリー、量子センサーなど幅広い量子技術の観点から大変注目を集めている。ＮＶ中心とは、ダイヤモンド格子中の炭素の置換位置に入った窒素と、それに隣接する炭素原子が抜けてできた空孔からなる不純物欠陥であるが、室温下における優れたスピンコヒーレンス特性を有し、光によるスピンへのアクセスが可能なため、磁場や温度、圧力といった様々な物理量の高感度量子センサーとしての応用が期待されている。特に集団のＮＶ中心を利用するダイヤモンド量子センサーは、理論上、超伝導量子干渉素子といった従来型の磁気センサーに匹敵する磁気感度が室温で到達可能であることから、次世代の高性能磁気センサーとして盛んに研究が進められている。
しかし、これまでに報告されてきた集団NV中心に基づく磁気検出の感度は高々pT/√Hz程度での実証に留まっており、従来型の量子センサーに比べて数桁も性能が劣っているのが現状であった。したがって、ダイヤモンド量子センサーの実用化に向けて、磁気検出感度の向上が至上命題であった。同課題の解決には、ダイヤモンドからの光取り出し効率を大幅に向上させることが重要となる。
そこで本研究では、高感度な磁気検出が可能なダイヤモンド量子センサーの実現に向けて、ＮＶ中心からの高効率な発光取り出しを可能にする新奇デバイス構造を、転写プリント法を活用することで、窒化シリコンからなるグレーティング構造をダイヤモンドＮＶ基板上に集積し、世界に先駆けて実現することを目指す。
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[Presentation] Transfer-printing-based integration of SiN grating structure on diamond toward highly sensitive quantum sensor2022
Author(s)
Ryota Katsumi,Takeshi Hizawa,Akihiro Kuwahata,Shun Naruse,Yuji Hatano,Takayuki Iwasaki,Mutsuko Hatano,Fedor Jelezko,Shinobu Onoda,Takeshi Ohshima,Masaki Sekino,Takashi Yatsui
Organizer
The 5th International Forum on Quantum Metrology and Sensing (5th IFQMS)
Int'l Joint Research
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