• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

Difference voltage tracking in quantum metrology triangle

Research Project

Project/Area Number 19K23527
Research Category

Grant-in-Aid for Research Activity Start-up

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section 0302:Electrical and electronic engineering and related fields
Research InstitutionNational Institute of Advanced Industrial Science and Technology

Principal Investigator

Matsumaru Daiki  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 研究員 (30849146)

Project Period (FY) 2019-08-30 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Keywords電圧標準 / ジョセフソン効果 / 超伝導体 / 精密測定 / オームの法則 / SI単位 / 熱伝導 / 低温 / マイクロ波、ミリ波、テラヘルツ波 / デジタル回路・信号処理 / 超精密計測
Outline of Research at the Start

国際単位系(SI)の改定により、電流の単位A (アンペア)が電気素量eを不確かさのない値と定めることによって定義される運びとなった。すでに実現している量子力学的な電圧・抵抗に加え、電流をSIの新しい定義に基づいて実現することによって、量子力学的に、独立に3つの物理量が求まる。これら3つの物理量を用いることで、巨視的な観点では成り立つとみなされている「オームの法則」を量子力学の観点から検証すること(量子メトロロジートライアングル(QMT))が出来るようになる。本研究では、QMT測定における差電圧測定の不確かさ低減を目指す。

Outline of Final Research Achievements

The experiment, which confirms physical quantities: current, voltage and resistance, which are generated quantum mechanically individually, each other based on ohm's law is called "Quantum-Metrology-Triangle experiments". In this study, we focus on a gain error (a gap between input and output), which derives at a voltmeter conducting difference-voltage measurements. We aim a reduction of a measurement uncertainty by active tracking of difference-voltage. We conducted a simulation of a noise amplitude reduction effect of implementing this tracking method and confirmed stable operation of a voltage standard device by optimizations of wiring at a dilution refrigerator.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

量子メトロロジートライアングルの検証は、量子力学によって導かれた法則がどの程度精確に実現しているかを相互に検証するものであり、基にした現象の確かさを見極める稀有な研究と言える。また、本研究における動的なトラッキングは、これまでになかったリアルタイムのフィードバック補正を可能にするものであり、量子メトロロジートライアングル実験のみならず、微小電圧計測の高精度化・測定回数の低減などにも寄与することが期待できる。

Report

(3 results)
  • 2020 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2021 2020 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Peer Reviewed: 4 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Int'l Joint Research] 中国計量科学研究院(中国)

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Int'l Joint Research] 中国計量科学研究院(中国)

    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Journal Article] A Voltage-Tracking Scheme for Quantum-Metrology-Triangle Experiments2020

    • Author(s)
      Daiki Matsumaru, Zhengsen Jia, Michitaka Maruyama and Nobu-Hisa Kaneko
    • Journal Title

      2020 CPEM Digest

      Volume: 1 Pages: 1-2

    • DOI

      10.1109/cpem49742.2020.9191858

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] 量子メトロロジートライアングルにおける差電圧トラッキングのシミュレーション2020

    • Author(s)
      松丸 大樹, Jia Zhengsen, 丸山 道隆, 金子 晋久
    • Journal Title

      第67回応用物理学会春季学術講演会予稿集

      Volume: 13p-B407 Pages: 4-4

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] 量子メトロロジートライアングルにおける差電圧トラッキング速度の検討2020

    • Author(s)
      松丸 大樹, Jia Zhengsen, 丸山 道隆, 金子 晋久
    • Journal Title

      2020年電子情報通信学会総合大会予稿集

      Volume: C-8 Pages: 17-17

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Thermal Design of the PJVS Module for QMT Measurement2020

    • Author(s)
      Jia Zhengsen, 松丸 大樹, 丸山 道隆, 金子 晋久
    • Journal Title

      2020年電子情報通信学会総合大会予稿集

      Volume: C-8 Pages: 18-18

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] フィードバック機構を用いた量子メトロロジートライアングル実験の高精度化2021

    • Author(s)
      松丸 大樹、中村 秀司、丸山 道隆、金子 晋久
    • Organizer
      2020年度 計量標準総合センター成果発表会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Voltage Tracking in Quantum-Metrology-Triangle Measurement2020

    • Author(s)
      Daiki Matsumaru, Zhengsen Jia, Michitaka Maruyama and Nobu-Hisa Kaneko
    • Organizer
      2020 Conference on Precision Electromagnetic Measurements
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 量子メトロロジートライアングルにおける差電圧トラッキング2020

    • Author(s)
      松丸 大樹, 丸山 道隆, 金子 晋久
    • Organizer
      2019年度 計量標準総合センター成果発表会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 量子メトロロジートライアングルにおける差電圧トラッキングのシミュレーション2020

    • Author(s)
      松丸 大樹, Jia Zhengsen, 丸山 道隆, 金子 晋久
    • Organizer
      第67回応用物理学会春季学術講演会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 量子メトロロジートライアングルに向けた差電圧トラッキング速度の検討2020

    • Author(s)
      松丸 大樹, Jia Zhengsen, 丸山 道隆, 金子 晋久
    • Organizer
      2020年電子情報通信学会総合大会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] Thermal Design of the PJVS Module for QMT Measurement2020

    • Author(s)
      Jia Zhengsen, 松丸 大樹, 丸山 道隆, 金子 晋久
    • Organizer
      2020年電子情報通信学会総合大会
    • Related Report
      2019 Research-status Report

URL: 

Published: 2019-09-03   Modified: 2022-01-27  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi