2022 Fiscal Year Annual Research Report
磁気的純化固体原子系の創成と量子メモリ応用に関する研究
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22H01995
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Nihon University |
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Principal Investigator |
俵 毅彦 日本大学, 工学部, 教授 (40393798)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
足立 智 北海道大学, 工学研究院, 教授 (10221722)
尾身 博雄 大和大学, 理工学部, 教授 (50257218)
徐 学俊 日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, フロンティア機能物性研究部, 主任研究員 (80593334)
稲葉 智宏 日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, フロンティア機能物性研究部, 研究員 (90839119)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 量子メモリ / エルビウム / 同位体制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2022年度は計画通り、Si原料を磁気的純化（28Siのみに同位体制御）した167Er:Y28SOバルク結晶の結晶成長、及びそのホストに添加された167Erにおけるコヒーレンス時間の評価を行った。ここで従来の167Er:YSO（Siの磁気的純化なし）結晶と比較するために、167Erの添加濃度は10ppm（仕込み組成）とした。結晶成長はCzochralski法を用い、2cm角程度のインゴットの形成に成功した。ここから5×5×6 mmの光学測定用サンプルを切り出し、結晶表面にアンチリフレクションコーティングを施した。
まず、Photoluminescence Excitation (PLE）による、Stark（結晶場分裂）準位の評価を4Kにて行った。作製された167Er:Y28SO結晶では、文献値通りのStark準位の形成が確認され、ホスト結晶の高品質成長ならびに167Erの適切な添加が確認された。
次にスペクトルホールバーニング（SHB）による、167Erの超微細構造準位の不均一幅および均一幅の測定を行った。不均一幅はその吸収位置および収集線幅ともに、従来の167Er:YSOと同様のスペクトルを示した一方で、吸収深さは一桁程度小さいものとなった。これはホスト結晶の結晶成長時の167Erの取り込まれ方が異なり、実効的な167Er添加濃度が低下してしまっていると考えられる。そのためSHBによる均一幅の観測は、信号強度が十分に取れず正確な評価ができておらず、2023年度に継続して評価を行っていく予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
均一幅測定による167Erのコヒーレンス時間の評価は2023年度に持ち越しとなってしまったが、磁気的純化結晶167Er:Y28SOの作製およびそれらの光学評価（PLEおよびSHB）は計画通り順調に進展しているため。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在のところコヒーレンス時間の評価については、SHB測定におけるサンプルからの信号検出率の向上、及び時間領域測定（フォトンエコー）との組み合わせにより、遅れを取り戻す計画である。
また当初予定である167Er:Y28SO超微細構造の核磁気共鳴（NMR）については、zero first-order Zeeman (ZEFOZ) pointを明らかにするために、理論計算を進める。それと並行して、NMRの実験設備の準備を進め、早期に167Er:Y28SOにおけるNMR測定を実施する。
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