量子測定を応用し、バイオ・有機材料に特化した透過電子顕微鏡の開発

• 研究課題/領域番号: 25390083
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 薄膜・表面界面物性
• 研究機関: 秋田県立大学
• 研究代表者: 岡本 洋 秋田県立大学, システム科学技術学部, 准教授 (70455799)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円); 2016年度: 260千円 (直接経費: 200千円、間接経費: 60千円); 2015年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円); 2014年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円); 2013年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: 電子顕微鏡 / 超伝導量子ビット / エンタングルメント / 電界放射

研究成果の概要

今日の生物電子顕微鏡法には試料損傷という重大な問題がある。使う電子の数が少なすぎると画像のノイズが大きくなり、電子数が多すぎると冷凍試料を破壊してしまう。我々はこの問題を量子テクノロジーを使って解決しようと考えている。当初我々は、超伝導電荷量子ビットであるクーパーペア箱を透過型電子顕微鏡内の電子ミラーに装備することを提案していた。
本プロジェクトでは、我々は磁束量子ビットのほうが好適であることを見出し、その性質を理論的に分析した。この発見により、電子ミラー開発から研究の方向性が大きく変更された。実験的には、どの方向に進むにも必要な真空装置、極低温装置の整備・テストを行った。

研究成果

• [雑誌論文] Quantum interface to charged particles in a vacuum (2015)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Okamoto
  • 雑誌名: Physical Review A 巻: 92 号: 5 ページ: 053805-053805
  • DOI: 10.1103/physreva.92.053805
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Measurement errors in entanglement-assisted electron microscopy (2015)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Okamoto
  • 雑誌名: Phys. Rev. A 巻: 89 号: 6 ページ: 0638281-17
  • DOI: 10.1103/physreva.89.063828
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Entanglement-assisted electron microscopy based on a flux qubit (2014)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Okamoto and Yukinori Nagatani
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 104 号: 6 ページ: 62604-62604
  • DOI: 10.1063/1.4865244
  • 査読あり
• [学会発表] 超伝導量子ビットと荷電粒子光学 (2017)
  • 著者名/発表者名: 岡本 洋
  • 学会等名: 第六回情報ナノシステム研究会 (H28年度)、共催 日本機械学会マイクロエネルギー研究会
  • 発表場所: 仙台国際ホテル
  • 招待講演
• [学会発表] Quantum enhanced electron microscopy: Possibilities and limitations (2015)
  • 著者名/発表者名: 岡本 洋
  • 学会等名: 情報ナノシステム研究会
  • 発表場所: 笹谷温泉一の湯
  • 年月日: 2015-03-14
  • 招待講演
• [学会発表] QEM with superconducting qubits: possibilities and limitations (2015)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Okamoto
  • 学会等名: Biannual Meeting for Quantum Electron Microscopy
  • 発表場所: Massachusetts Institute of Technology
  • 年月日: 2015-03-02 – 2015-03-03
  • 招待講演
• [学会発表] 量子もつれ：セキュリティから高精度計測まで (2014)
  • 著者名/発表者名: 岡本 洋
  • 学会等名: 液晶フォトニクス・光デバイスフォーラム研究会
  • 発表場所: カレッジプラザ（秋田市）
  • 年月日: 2014-10-25
  • 招待講演
• [学会発表] 試料を傷めない量子もつれ電子顕微鏡の開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 金澤理花、宮澤輔、岡本洋
  • 学会等名: 細胞を創る研究会6.0
  • 発表場所: 鶴岡市先端研究産業支援センター
• [備考] A Qubit Design Based on... (字数制限により以下略）
  • URL: https://arxiv.org/abs/1608.02363
• [備考] okamoto-san@akita
  • URL: https://sites.google.com/site/okamotohiroshisan/
• [備考] okamoto-san@akita, "Research"
  • URL: https://sites.google.com/site/okamotohiroshisan/home/okamotohiroshisan-2