| 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 / NVセンター多量子ビット / 単一イオン注入 / 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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| 研究成果の概要 |
ダイヤモンド中の点欠陥の一つである窒素(N)－炭素空孔(V)の対(NVC)をイオン注入により作製する新たな技術として、Nイオンを標的に1個ずつ、ナノスケールの位置精度で照射する技術開発に関する研究を行った。具体的には、Caイオンとの共同冷却により超低エミッタンスでNイオンを引き出すことができる線形ポールトラップ型(LPT)イオン源を開発し、Nイオンの共同冷却に成功した。また、トラップに捕捉されたCaイオンを連続的に1個ずつ取り出すことに成功した。加えて、取り出したNイオンを加速すると同時に、ナノメータサイズに収束可能な加速レンズを設計、製作し、室温で動作する量子ビットの作製に目途を立てた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
1個のイオンを10数keVのエネルギーでナノメーターの位置精度で注入する技術の開発に目途を立てたことにより、これまで多くの材料開発に利用されてきたイオン注入法の注入精度を極限まで高めることに貢献し、量子もつれ等を利用する量子材料開発の扉を開く成果である。また、本研究開発により、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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