| 研究課題/領域番号 |
20K22480
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| 研究種目 |
研究活動スタート支援
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
0402:ナノマイクロ科学、応用物理物性、応用物理工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
荒井 慧悟 東京工業大学, 工学院, 准教授 (10786792)
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| 研究期間 (年度) |
2020-09-11 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
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| キーワード | ダイヤモンド / 窒素・空孔欠陥 / 量子センシング / 量子制御 / 電子スピン / ノイズ・スペクトロスコピー / ノイズ・スぺクトロスコピー / NMR / コヒーレンス |
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| 研究開始時の研究の概要 |
ダイヤモンド中の窒素・空孔欠陥 (NVセンター)は、高感度・高解像度の磁場センサーや、常温で動作可能な量子ビットとして機能する量子システムだ。現在、NVセンターのコヒーレンス時間が、窒素欠陥 (P1センター)由来のノイズにより制限され、どちらの応用も開発が停滞している。本研究は、P1センターのノイズ分布を解明するとともに、コヒーレンス時間を物理限界である縦緩和時間T1(~500us)まで伸長する手法を確立することを目指す。
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| 研究成果の概要 |
ダイヤモンド中の窒素・空孔欠陥 (NVセンター)は、次世代センサとしての活躍が期待される。ところが、センサとしての重要な性能指標である感度は、窒素欠陥 (P1センター)のノイズにより律速されている。本研究では、スピンロック法、スピン・エコー法、動的減結合法などのパルスシークエンスをP1センターに印加し、ノイズ除去の有効性を比較した。その結果、強いRF下では、スピンロック法がノイズ除去に最も有効で、NVセンターのコヒーレンス時間を延ばせることがわかった。また、これまでに構築してきたOrnstein-Uhlenbeck過程に従うノイズ・スぺクトロスコピー理論により上記を説明することに取り組んだ。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究は、コヒーレンス時間を決めるP1センターのノイズ分布の解明、およびそれによるNVセンターのコヒーレンス時間の伸長を目的としていた。先行研究は、P1センターへのスピンロック法やスピン・エコー法の適用、またはNVセンターへの動的減結合法の適用に留まっていた。一方で本成果は、より一般的なパルスシークエンスについてノイズ除去の影響を明らかにし、さらにノイズ・スぺクトロスコピー理論からの包括的な理解に取り組んだ点に学術的意義がある。また、より応用範囲の広いDC磁場センシングに活用するため、NVセンターにはラムジー法を適用した点で社会的意義があると言える。
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