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高利得スピン増幅の研究

研究課題

研究課題/領域番号 24740273
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 原子・分子・量子エレクトロニクス
研究機関大阪大学

研究代表者

根来 誠  大阪大学, 基礎工学研究科, 助教 (70611549)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2014-03-31
研究課題ステータス 完了 (2013年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2013年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2012年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
キーワードスピン増幅(スピンアンプ) / 核磁気共鳴(NMR) / 動的核偏極(DNP) / 光励起三重項 / ペンタセン(pentacene) / p-ターフェニル(p-terphenyl) / ハミルトニアンエンジニアリング / スピン格子緩和(T1) / スピン格子緩和(T1) / 量子非破壊測定(QND) / 核磁気共鳴(NMR) / スピン拡散
研究概要

室温下で分光信号を10倍以上増幅することに成功した。光励起三重項電子を用いた動的核偏極によって、室温で34%の高偏極率を得ることに成功した。よって、サンプルを室温に保ったままでも、高偏極化とスピン増幅によって10万倍以上の高感度化が可能となることを示した。合成した1-13C-1-フルオロ-p-ターフェニルを用いて、利得14倍の非破壊スピン増幅器の実装に成功した。平均ハミルトニアン理論と最適制御理論に基づいて、高精度な量子ゲートを実現するパルスを数値的に導出する方法を考案した。量子ゲートの忠実度や初期状態の偏極率がある閾値を超えたときに、スケーラブルに高利得化が可能になる再生増幅回路を考案した。

報告書

(3件)
  • 2013 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2012 実施状況報告書
  • 研究成果

    (53件)

すべて 2014 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (9件) (うち査読あり 9件) 学会発表 (40件) (うち招待講演 9件) 備考 (2件) 産業財産権 (2件)

  • [雑誌論文] Room-temperature hyperpolarization of nuclear spins in bulk2014

    • 著者名/発表者名
      K. Tateishi, M. Negoro, S. Nishida, A. Kagawa, Y. Morita, M. Kitagawa
    • 雑誌名

      Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A.

    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Room-temperature hyperpolarization of nuclear spins in bulk2014

    • 著者名/発表者名
      K. Tateishi, M. Negoro, S. Nishida, A. Kagawa, Y. Morita, M. Kitagawa
    • 雑誌名

      Proc. Natl. Acad. Sci.,

      巻: -

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 核スピン・電子スピン量子情報処理実験2013

    • 著者名/発表者名
      北川勝浩,香川晃徳,根来誠
    • 雑誌名

      固体物理

      巻: 48 ページ: 95-105

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書 2013 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dynamic Nuclear Polarization with Photoexcited Triplet Electrons in a Glass Matrix2013

    • 著者名/発表者名
      K. Tateishi, M. Negoro, A. Kagawa, M. Kitagawa
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie Int. Ed.

      巻: 52 ページ: 13307-13310

    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hyperpolarization of Thin Films with Dynamic Nuclear Polarization Using Photoexcited Triplet Electrons2013

    • 著者名/発表者名
      K. Tateishi, M. Negoro, A. Kagawa, T. Uesaka, M. Kitagawa
    • 雑誌名

      J. Phys. Soc. Jpn.

      巻: 82

    • NAID

      40019745183

    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Strongly driven electron spins using a Ku band stripline electron paramagnetic resonance resonator2013

    • 著者名/発表者名
      Y. S. Yap, H. Yamamoto, Y. Tabuchi, M. Negoro, A. Kagawa, M. Kitagawa
    • 雑誌名

      J. Magn. Reson.

      巻: 232 ページ: 62-27

    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Strongly driven electron spins using a Ku band stripline electron paramagnetic resonance resonator2013

    • 著者名/発表者名
      Y. S. Yap, H. Yamamoto, Y. Tabuchi, M. Negoro, A. Kagawa, M. Kitagawa
    • 雑誌名

      J. Magn. Reson

      巻: 232 ページ: 62-27

    • DOI

      10.1016/j.jmr.2013.04.015

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hyperpolarization of Thin Films with Dynamic Nuclear Polarization Using Photoexcited Triplet Electrons2013

    • 著者名/発表者名
      K. Tateishi, M. Negoro, A. Kagawa, T. Uesaka, M. Kitagawa
    • 雑誌名

      J. Phys. Soc. Jpn

      巻: 82 号: 8 ページ: 084005-084005

    • DOI

      10.7566/jpsj.82.084005

    • NAID

      210000132692

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dynamic Nuclear Polarization with Photoexcited Triplet Electrons in a Glass Matrix2013

    • 著者名/発表者名
      K. Tateishi, M. Negoro, A. Kagawa, M. Kitagawa
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie Int. Ed

      巻: 52 号: 50 ページ: 13307-13310

    • DOI

      10.1002/ange.201305674

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 平均ハミルトニアン理論と最適制御理論に基づくハミルトニアンエンジニアリング2014

    • 著者名/発表者名
      根来誠、田渕豊、陶山雷、北川勝浩
    • 学会等名
      第30回量子情報技術研究会
    • 発表場所
      名古屋大学(口頭発表)
    • 年月日
      2014-05-13
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] 大規模分子スピン量子情報処理デバイスの実現に向けて2014

    • 著者名/発表者名
      根来誠
    • 学会等名
      基礎物理学研究所研究会量子情報の新展開
    • 発表場所
      京都大学
    • 年月日
      2014-03-24
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Topological Protection of Quantum Information without Measurement2014

    • 著者名/発表者名
      M. Kitagawa, K. Fujii, M. Negoro, N. Imoto, and Y. Morita
    • 学会等名
      FIRST International Symposium on Topological Quantum Technology
    • 発表場所
      Tokyo, Japan
    • 年月日
      2014-01-29
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Room-temperature hyperpolarization using photo-excited triplet electrons2013

    • 著者名/発表者名
      M. Negoro
    • 学会等名
      4th international DNP Symposium
    • 発表場所
      Copenhagen, Denmark (oral)
    • 年月日
      2013-08-29
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] スピン増幅を用いた量子非破壊測定2013

    • 著者名/発表者名
      根来誠、立石健一郎、香川晃徳
    • 学会等名
      第28回量子情報技術研究会
    • 発表場所
      北海道大学(口頭発表)
    • 年月日
      2013-05-27
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] Spin amplification with hyperpolarized nuclei2013

    • 著者名/発表者名
      M. Negoro
    • 学会等名
      The 11th US-Japan Joint Seminar on Quantum Electronics and Laser Spectroscopy
    • 発表場所
      Nara, Japan
    • 年月日
      2013-04-11
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ゲイン100以上のスピンアンプの実験的実現2013

    • 著者名/発表者名
      根来誠
    • 学会等名
      日本物理学会第68回年次大会
    • 発表場所
      広島大学東広島キャンパス
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] The 11th US-Japan Joint Seminar on Quantum Electronics and Laser Spectroscopy2013

    • 著者名/発表者名
      M. Ngeoro
    • 学会等名
      Spin amplification with hyperpolarized nuclei
    • 発表場所
      Nara Prefectural New Public Hall
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 高速なスピン増幅の実装2012

    • 著者名/発表者名
      根来誠、立石健一郎、香川晃徳、北川勝浩
    • 学会等名
      日本物理学会秋季大会
    • 発表場所
      横浜国立大学(口頭発表)
    • 年月日
      2012-09-18
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] 光励起三重項電子を用いたDNPによる薄膜サンプルの高偏極化2012

    • 著者名/発表者名
      立石健一郎、根来誠、香川晃徳、北川勝浩
    • 学会等名
      第51回固体NMR・材料フォーラム
    • 発表場所
      産業技術総合研究所
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] ランダム結合ネットワークにおけるスピン増幅2012

    • 著者名/発表者名
      根来 誠、立石健一郎、香川晃徳、北川勝浩
    • 学会等名
      第26回量子情報技術研究会
    • 発表場所
      福井大学
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] Fast Spin Amplification2012

    • 著者名/発表者名
      M.Negoro, M.Kitagawa
    • 学会等名
      Gordon Research Conferences
    • 発表場所
      Stonehill College, Easton, MA, USA
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] 高速なスピン増幅の実装2012

    • 著者名/発表者名
      根来誠,立石健一郎,香川晃徳,北川勝浩
    • 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
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] Measurement-free topological protection using dissipative feedback

    • 著者名/発表者名
      Keisuke Fujii, Makoto Negoro, Nobuyuki Imoto and Masahiro Kitagawa
    • 学会等名
      Quantum Information Processing 2014
    • 発表場所
      Barcerona
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Towards quantum simulation of magnetic phase transition using highly polarized nuclear spins

    • 著者名/発表者名
      A.Kagawa,T.Kitano,M.Negoro,I.Maruyama,and M.Kitagawa
    • 学会等名
      FIRST International Symposium on Topological Quantum Technology
    • 発表場所
      Tokyo
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 大規模分子スピン量子情報処理デバイスの実現に向けて

    • 著者名/発表者名
      根来誠
    • 学会等名
      基礎物理学研究所 研究会 量子情報の新展開
    • 発表場所
      京都
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Arbitrary Waveform Pulsed ESR at Very Low Temperature

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Kitagawa, Makoto Negoro, Akinori Kagawa
    • 学会等名
      The 5th International Workshop on Far-Infrared Technologies 2014
    • 発表場所
      Fukui
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Quantum non-demolition measurement with nuclear spin amplification

    • 著者名/発表者名
      M. Negoro, K. Tateishi, S. Nishida, A. Kagawa, Y. Morita, and M. Kitagawa
    • 学会等名
      FIRST International Symposium on Topological Quantum Technology
    • 発表場所
      Tokyo
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Measurement-free topological protection using dissipative feedback

    • 著者名/発表者名
      Keisuke Fujii, Makoto Negoro, Nobuyuki Imoto and Masahiro Kitagawa
    • 学会等名
      FIRST International Symposium on Topological Quantum Technology
    • 発表場所
      Tokyo
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Topological Protection of Quantum Information without Measurement

    • 著者名/発表者名
      M. Kitagawa, K. Fujii, M. Negoro, N. Imoto,and Y. Morita
    • 学会等名
      FIRST International Symposium on Topological Quantum Technology
    • 発表場所
      Tokyo
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 平均ハミルトニアン理論と 最適制御理論に基づく 選択平均パルスの数値的設計法

    • 著者名/発表者名
      陶山雷,田渕豊, 根来誠,北川勝浩
    • 学会等名
      第52回NMR討論会
    • 発表場所
      石川
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] ソフトウェア定義磁気共鳴分光計 の開発

    • 著者名/発表者名
      佐伯保明,一村裕基, 根来誠,北川勝浩
    • 学会等名
      第52回NMR討論会
    • 発表場所
      石川
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 光励起三重項電子スピンを用いたDNPによる室温下での 偏極率34%の達成

    • 著者名/発表者名
      立石健一郎, 根来誠, 西田辰介, 香川晃徳, 森田靖, 北川勝浩
    • 学会等名
      第52回NMR討論会
    • 発表場所
      石川
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 核スピン増幅を用いた 量子非破壊測定

    • 著者名/発表者名
      根来誠,立石健一郎,西田辰介, 香川晃徳,森田靖,北川勝浩
    • 学会等名
      第52回NMR討論会
    • 発表場所
      石川
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 平均場近似を用いた 核磁気相転移の解析

    • 著者名/発表者名
      香川晃徳,北野嵩博, 根来誠,丸山勲,北川勝浩
    • 学会等名
      第52回NMR討論会
    • 発表場所
      石川
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 光励起三重項電子スピンを用いた動的核偏極による室温下での1Hスピン 偏極率34%の達成

    • 著者名/発表者名
      立石健一郎,根来誠,西田辰介,香川晃徳, 森田靖,北川勝浩
    • 学会等名
      第52回電子スピンサイエンス学会年会
    • 発表場所
      大宮
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] ESR量子コンピュータ実現に向けた 装置開発及びコンポジットパルスによるキュービットの正確な制御

    • 著者名/発表者名
      加藤辰典,ヤップユンセン,橋本侑樹, 田渕豊,根来誠,香川晃徳,北川勝浩
    • 学会等名
      第52回電子スピンサイエンス学会年会
    • 発表場所
      大宮
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 極低温下(<1K)での 任意波形パルスESR実験

    • 著者名/発表者名
      根来誠,ヤップユンセン,田渕豊 加藤辰典,橋本侑樹,香川晃徳,北川勝浩
    • 学会等名
      第52回電子スピンサイエンス学会年会
    • 発表場所
      大宮
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 非測定型トポロジカル量子誤り訂正:理論

    • 著者名/発表者名
      藤井啓祐,根来誠, 北川勝浩,井元信之
    • 学会等名
      日本物理学会 2013年秋季大会
    • 発表場所
      高知
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 非測定型トポロジカル量子誤り訂正:実装

    • 著者名/発表者名
      根来誠,藤井啓祐,井元信之, 北川勝浩
    • 学会等名
      日本物理学会 2013年秋季大会
    • 発表場所
      高知
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 室温下での30%を超える 固体陽子スピン偏極

    • 著者名/発表者名
      立石健一郎,根来誠,西田辰介, 香川晃徳,森田靖,北川勝浩
    • 学会等名
      日本物理学会 2013年秋季大会
    • 発表場所
      高知
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] DNP with photoexcited triplet electrons in glassy matrix

    • 著者名/発表者名
      Kenichiro Tateishi, Makoto Negoro, Akinori Kagawa, Masahiro Kitagawa
    • 学会等名
      4th international DNP Symposium
    • 発表場所
      Copenhagen
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] "Room-temperature hyperpolarization using photo-excited triplet electrons "

    • 著者名/発表者名
      Makoto Negoro
    • 学会等名
      4th international DNP Symposium
    • 発表場所
      Copenhagen
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] ESR量子コンピュータ実現に向けた 装置開発

    • 著者名/発表者名
      橋本侑樹, ヤップユンセン, 田渕豊, 加藤辰典, 山本洋史, 根来誠, 香川晃徳, 北川勝浩
    • 学会等名
      第28回量子情報技術研究会(QIT28)
    • 発表場所
      札幌
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 光励起三重項電子を用いた動的核偏極によって高偏極化された核スピン系における量子情報処理実験

    • 著者名/発表者名
      橋崎俊, 立石健一郎, 根来誠, 西田辰介, 香川晃徳, 森田靖, 北川勝浩
    • 学会等名
      第28回量子情報技術研究会(QIT28)
    • 発表場所
      札幌
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 平均場近似によるp-ターフェニル結晶の 核磁気相転移の解析

    • 著者名/発表者名
      北野嵩博, 香川晃徳, 根来誠, 丸山勲, 北川勝浩
    • 学会等名
      第28回量子情報技術研究会(QIT28)
    • 発表場所
      札幌
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] スピン増幅を用いた量子非破壊測定

    • 著者名/発表者名
      根来誠, 立石健一郎, 香川晃徳, 西田辰介, 森田靖, 北川勝浩
    • 学会等名
      第28回量子情報技術研究会(QIT28)
    • 発表場所
      札幌
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 光励起三重項電子を用いたDNPによる 室温下での偏極率30%の達成

    • 著者名/発表者名
      立石健一郎, 根来誠, 西田辰介, 香川晃徳, 工位武治, 森田靖, 北川勝浩
    • 学会等名
      第53回 固体NMR・材料フォーラム
    • 発表場所
      東京
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Spin amplification with hyperpolarized nuclei

    • 著者名/発表者名
      Makoto Negoro
    • 学会等名
      The 11th US-Japan Joint Seminar on Quantum Electronics and Laser Spectroscopy “Ultimate Quantum Systems of Light and Matter- Control and Applications"
    • 発表場所
      Nara
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 平均ハミルトニアン理論と最適制御理論に基づくハミルトニアンエンジニアリング

    • 著者名/発表者名
      根来誠,田渕豊,陶山雷,北川勝浩
    • 学会等名
      第30回量子情報技術研究会(QIT30)
    • 発表場所
      名古屋
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [備考] 研究室HP

    • URL

      http://www.qc.ee.es.osaka-u.ac.jp/~qc/index_j.html

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [備考] 大阪大学 北川研究室 ---量子情報デバイス研究室---

    • URL

      http://www.qc.ee.es.osaka-u.ac.jp/~qc/index_j.html

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [産業財産権] 量子誤り訂正方法、量子誤り訂正装置、および、量子情報格納装置2013

    • 発明者名
      根来誠、北川勝浩、森田靖、西田辰介、藤井啓裕
    • 権利者名
      国立大学法人大阪大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 取得年月日
      2013-10-04
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [産業財産権] 量子誤り訂正方法、量子誤り訂正装置、および、量子情報格納装置2013

    • 発明者名
      根来誠、北川勝浩、森田靖、西田辰介、藤井啓祐
    • 権利者名
      根来誠、北川勝浩、森田靖、西田辰介、藤井啓祐
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2013-06-11
    • 取得年月日
      2013-10-04
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

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公開日: 2013-05-31   更新日: 2019-07-29  

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