| 研究課題/領域番号 |
20H00145
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
中区分14:プラズマ学およびその関連分野
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| 研究機関 | 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構 |
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研究代表者 |
斎藤 勇一 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 先進ビーム利用施設部, 部長 (40360424)
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| 研究分担者 |
岡本 宏己 広島大学, 先進理工系科学研究科(先), 教授 (40211809)
伊藤 清一 広島大学, 先進理工系科学研究科(先), 助教 (70335719)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
45,630千円 (直接経費: 35,100千円、間接経費: 10,530千円)
2023年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2022年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2021年度: 19,240千円 (直接経費: 14,800千円、間接経費: 4,440千円)
2020年度: 21,190千円 (直接経費: 16,300千円、間接経費: 4,890千円)
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| キーワード | イオントラップ / レーザー冷却 / 単一イオン引出し / NVセンター多量子ビット / 単一イオン注入 / NVセンター / 量子情報 / NVC多量子ビット |
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| 研究開始時の研究の概要 |
研究チームが有する先進的ビーム集束技術"加速レンズ技術"と"レーザー冷却イオンの射出・制御技術"を融合し、任意の位置に任意の個数の窒素イオンを照射する技術を開発する。具体的には、ドップラーレーザー冷却と線形ポールトラップを利用して、Caイオンとの共同冷却によりmKオーダーの極低温に冷却した窒素イオンを1個ずつ引き出し、高縮小率が得られる加速レンズ技術を駆使して、数nmの精度で照射位置を制御する技術を実現する。この技術により、室温で動作する量子コンピュータや量子暗号通信、超高感度量子センサへの応用の期待が高いダイヤモンド中の窒素-空孔(NV)センターの多量子ビット化を大きく前進させる。
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| 研究実績の概要 |
2023年度は、線形ポールトラップ(LPT)でトラップしたN_2^+イオンのCa^+イオンによる共同冷却のテスト及び分子動力学法によるクーロン結晶の解析を行った。
共同冷却では、N_2ガスをLPT設置チェンバー内に10^(-10)から500mbar・L/s程度まで導入し、Caオーブンを300℃に加熱、発生したCa原子を励起とイオン化用の2本のレーザー(423nm + 390nm)によりCa+を生成し、冷却用の2本のレーザー(397nm + 866nm)によりCa^+のみのクーロン結晶を生成させた。次に、電子銃によりN_2分子をイオン化しCa^+とN_2^+の混合イオン集団を形成させ、その中のCa^+をレーザーにより冷却した。冷却されたCa＾+によりN_2^+が冷却され、結果として4個のCa^+と1個のN_2^+からなる紐状の混合クーロン結晶の作製に成功した。また、これらの結果は、分子動力学法によるシミュレーションの結果とほぼ一致し、ある実験条件の下で形成されうるクーロン結晶構造を予測できることを示した。
LPT中でトラップ・冷却されたN_2^+イオンを引き出した後に加速レンズにより収束し、数十nmの位置精度で標的に注入し、注入されたことを確認する予定であったが、共同冷却のテストに想定外の時間がかかったため期間内の達成が困難となった。しかし、加速レンズ等の装置の整備は完了しているため、引き続き研究を進める予定である。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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