| 研究課題/領域番号 |
21651045
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| 研究種目 |
挑戦的萌芽研究
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 研究分野 |
ナノ構造科学
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| 研究機関 | 筑波大学 |
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研究代表者 |
磯谷 順一 筑波大学, 大学院・図書館情報メディア研究科, 教授 (60011756)
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| 研究分担者 |
谷口 尚 独立行政法人物質・材料研究機構, ナノ物質ラボ, グループリーダー (80354413)
大島 武 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用研究部門・環境・産業応用研究開発ユニット, 研究主幹 (50354949)
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| 研究期間 (年度) |
2009
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| 研究課題ステータス |
完了 (2009年度)
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| 配分額 *注記 |
2,500千円 (直接経費: 2,500千円)
2009年度: 2,500千円 (直接経費: 2,500千円)
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| キーワード | 量子情報 / スピントロニクス / 量子コンピューティング / ダイヤモンド / NVセンター / 電子スピン共鳴 / 同位体制御 |
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| 研究概要 |
本研究は、「ダイヤモンド中のNVセンター(室温で初期化と単一スピン検出ができる)を鎖状に並べたスヶーラブル・室温動作の量子コンピュータの開発の前提」である、(1)核スピンをもたない同位体^<12>Cの濃縮と不純物窒素低減とにより、NVセンターのコヒーレンス時間が十分に長くできること、それにより(2)双極子双極子相互作用を用いて、2キュービットのCNOTゲートが実現できること、を実証することを目的とした。
^<12>C99.7%、不純物窒素濃度[N]=0.05ppbのCVD単結晶でNVセンターのコヒーレンス時間T_2=1.8ms(室温)が得られたのに対して、^<12>C99.97%,[N]=0.6ppmのHPHT結晶中のNVセンターではT_2=0.17msで、[N]=0.6ppmの天然存在比の結晶と同じであった。上記のCVD単結晶では成長時導入のNVセンターについてT_2が測定されているのに対して、HPHT結晶では電子線照射・熱処理を用いてNVセンターを作成している。2キュービットのCNOTゲートの実証には、イオン注人で作成したNVセンターのペアーが、長いT_2をもつような作製プロセスが不可欠である。
電子線照射やイオン注入で効率よくNVセンターを作成するとともに、コヒーレンス時間を短くする要因となる余分な欠陥を残さないために、高温の電子線照射や窒素イオン照射を行い、照射条件・熱処理条件を探索した。
^<12>C99.97%濃縮した炭素源を用いて作成したHPHT結晶において不純物窒素の低減をはかり、[N]=35ppbのものが得られた。この結晶に、単一イオン入射マイクロイオンビーム技術を用い、同一ポイント(径～1μm)に数を制御した窒素イオン(10MeV)の照射を行った。碁盤目状に打ち込んだたくさんのポイントのなかから、NVセンターのペアーを探し出すことにより、CNOTゲートに使える距離のペアーとして存在するNVセンターのT_2を長くする指針が得られると考えられる。
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