単一核スピンの量子状態の非破壊観測

• 研究課題/領域番号: 23350004
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 物理化学
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 松下 道雄 東京工業大学, 理工学研究科, 准教授 (80260032)
• 研究期間 (年度): 2011-11-18 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 9,750千円 (直接経費: 7,500千円、間接経費: 2,250千円); 2013年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2012年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
• キーワード: 希土類イオン / 単一イオン検出 / プラセオジウム / 固体 / 低温 / 単一分子分光 / 核スピン / 量子ビット / 量子エレクトロニクス / 量子状態

研究概要

無機結晶中にドープされた希土類イオンの核スピンは量子情報を実現するためにとても良い系であると言える。これらの核スピン状態をキュービットとして用いるためには、核スピン状態を個別に観測、制御しなければならない。しかしながら、固体中の単一希土類イオンの観察は数報あるものの、検出感度の問題から量子情報までの発展には至っていない。そこで、我々は検出システムの高感度をねらい非球面対物レンズを用いた顕微システムを構築した。これにより、結晶中のプラセオジウムの１イオン検出に成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Three-dimensional laser-scanning confocal reflecting microscope for multicolor single-molecule imaging at 1.5 K (2014)
  • 著者名/発表者名: Maruo M., Inagawa H., Toratani Y., Kondo T., Matsushita M., Fujiyoshi s.
  • 雑誌名: Chemical Physics Letters 巻: 591 ページ: 233-236
  • DOI: 10.1016/j.cplett.2013.11.039
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mechanical stability of a microscope setup working at a few kelvins for single-molecule localization (2013)
  • 著者名/発表者名: 日野原拓也・濱田裕紀・中村一平・松下道雄・藤芳暁
  • 雑誌名: Chemical Physics 巻: 419号 ページ: 246-249
  • DOI: 10.1016/j.chemphys.2013.02.024
  • 査読あり
• [雑誌論文] Single-component objective for low-temperature imaging and spectroscopy of single nano objects (2011)
  • 著者名/発表者名: 藤原正規・藤芳 暁・松下道雄
  • 雑誌名: Physica Procedia 巻: 13号 ページ: 38-41
  • DOI: 10.1016/j.phpro.2011.02.009
  • 査読あり
• [雑誌論文] Single-protein study of photoresistance of pigment-protein complex in lipid bilayer (2011)
  • 著者名/発表者名: A D.Uchiyama, H.Hoshino, K.Otomo, T.Kato, K.Onda, A.Watanabe, H.Oikawa, S.Fujiyoshi, M.Matsushita,_M.Nango, N.Watanabe, A.Sumino,_T.Dewa
  • 雑誌名: Chem.Phys.Lett. 巻: 511 号: 1-3 ページ: 135-137
  • DOI: 10.1016/j.cplett.2011.06.019
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reconstitution of bacterial photosynthetic unit in a lipid bilayer studied by single-molecule spectroscopy at 5 K (2011)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Uchiyama
  • 雑誌名: Physical chemistry chemical physics : PCCP 巻: 13 号: 24 ページ: 11615-11619
  • DOI: 10.1039/c1cp20172g
  • 査読あり
• [学会発表] 温度数K における色素1 分子の3 次元イメージング (2013)
  • 著者名/発表者名: 丸尾美奈子・稲川博敬・松下道雄・藤芳暁
  • 学会等名: 日本物理学会第68回年次大会
  • 発表場所: 広島大学
  • 年月日: 2013-03-27
• [学会発表] 固体中の単一核スピンの光観測に向けたPr3+の一イオン分光 (2013)
  • 著者名/発表者名: 中村一平・藤芳 暁・松下道雄
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 徳島大
• [学会発表] 固体中のPr3+の一イオン発光検出 (2013)
  • 著者名/発表者名: 中村一平・吉弘達矢・稲川博敬・藤芳 暁・松下道雄
  • 学会等名: 分子科学討論会
  • 発表場所: 京都テルサ
• [学会発表] 温度1.5 Kのタンパク質1 分子イメージング装置の機械的安定性評価と向上 (2013)
  • 著者名/発表者名: 若尾佳佑・濱田裕紀・日野原拓也・松下道雄・藤芳暁
  • 学会等名: 分子科学討論会
  • 発表場所: 京都テルサ
• [学会発表] 温度数Kの色素分子の3次元イメージング技術の設計と実現 (2013)
  • 著者名/発表者名: 虎谷 泰靖・丸尾 美奈子・稲川 博敬・喜井勲・林 宣広・細谷 孝充・松下 道雄・藤芳 暁
  • 学会等名: 分子科学討論会
  • 発表場所: 京都テルサ
• [学会発表] 光合成反応中心タンパク質の極低温1分子分光 (2013)
  • 著者名/発表者名: 近藤徹・武藤梨沙・栗栖源嗣・大岡宏造・藤芳暁・松下道雄
  • 学会等名: 分子科学討論会
  • 発表場所: 京都テルサ
• [学会発表] 限界性能を持つ反射対物レンズの開発と数Kでの色素1分子イメージングへの応用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 稲川博敬・松下道雄・藤芳暁
  • 学会等名: 分子科学討論会
  • 発表場所: 京都テルサ
• [学会発表] 限界性能を持つ反射対物レンズの開発と数Kでの色素１分子イメージングへの応用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 稲川、松下、藤芳
  • 学会等名: 分子科学討論会
  • 発表場所: 京都テルサ
• [学会発表] 光合成反応中心タンパク質の極低温１分子分光 (2013)
  • 著者名/発表者名: 近藤、武藤、栗栖、大岡、藤芳、松下
  • 学会等名: 分子科学討論会
  • 発表場所: 京都テルサ
• [学会発表] 温度数Kの色素分子の三次元イメージング技術の設計と実現 (2013)
  • 著者名/発表者名: 虎谷、丸尾、稲川、喜井、林、細谷、松下、藤芳
  • 学会等名: 分子科学討論会
  • 発表場所: 京都テルサ
• [学会発表] 温度1.5 Kのタンパク質１分子イメージング装置の機械的安定性評価と向上 (2013)
  • 著者名/発表者名: 若尾、濱田、日野原、松下、藤芳
  • 学会等名: 分子科学討論会
  • 発表場所: 京都テルサ
• [学会発表] 固体中のプラセオジウムの１イオン発光検出 (2013)
  • 著者名/発表者名: 中村、吉弘、稲川、藤芳、松下
  • 学会等名: 分子科学討論会
  • 発表場所: 京都テルサ
• [学会発表] 固体中の単一核スピンの光観測に向けたプラセオジウムの１イオン分光 (2013)
  • 著者名/発表者名: 中村、藤芳、松下
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 徳島大
• [学会発表] 温度数Kにおける色素1分子の3次元イメージング (2013)
  • 著者名/発表者名: 丸尾美奈子，稲川博敬，松下道雄，藤芳暁
  • 学会等名: 日本物理学会第68回年次大会
  • 発表場所: 広島大学（広島県）
• [学会発表] 開口数0.8 の極低温用対物レンズ : 一分子蛍光観測による評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 稲川博敬・松下道雄・藤芳暁
  • 学会等名: 日本物理学会秋季大会
  • 発表場所: 神奈川大学
  • 年月日: 2012-09-20
• [学会発表] 温度数K における一分子分光のための高開口数対物レンズの開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 稲川博敬・松下道雄・藤芳暁
  • 学会等名: 分子科学討論会
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2012-09-19
• [学会発表] タンパク質1分子の中赤外吸収観測 (2012)
  • 著者名/発表者名: 藤芳暁, 大友康平, 古屋陽, 出羽 久, 南後守, 伊関峰生, 渡辺正勝, 松下道雄
  • 学会等名: 生体分子科学討論会
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 2012-06-09
• [学会発表] 開口数0.8の極低温用対物レンズ：一分子蛍光観測による評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 稲川博敬、丸尾美奈子、藤芳暁、松下道雄
  • 学会等名: 日本物理学会２０１２年秋季大会
  • 発表場所: 横浜国立大学（神奈川県）
• [学会発表] 温度数ケルビンのタンパク質1分子分光装置の機械的安定性の評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: 藤原正規, 平野充遙, 渡辺正勝, 伊関峰生, 藤芳暁, 松下道雄
  • 学会等名: 分子科学討論会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター(札幌)
  • 年月日: 2011-09-21