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2019 年度 実績報告書

量子もつれ状態にある2電子の生成および量子干渉現象に関する実験的検証

研究課題

研究課題/領域番号 17H01072
研究機関名古屋大学

研究代表者

齋藤 晃  名古屋大学, 未来材料・システム研究所, 教授 (50292280)

研究分担者 桑原 真人  名古屋大学, 未来材料・システム研究所, 准教授 (50377933)
谷村 省吾  名古屋大学, 情報学研究科, 教授 (90273482)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
キーワード量子もつれ / 電子線 / 量子干渉 / 電子顕微鏡
研究実績の概要

本研究課題は、量子もつれ状態にある2つのスピン編極電子を世界で初めて真空中取り出し、その量子干渉現象を利用した新しい計測法を提案することを目的とする。また、本研究課題で開発した技術をもちいて複数の電子源をもつ電子顕微鏡装置の開発のための基礎的な実験を行う。今年度の研究実績の概要は以下のとおりである。
1) 電子線の評価:昨年度までに完了したスピン偏極パルス電子顕微鏡装置全体での電子線放出実験を行った。装置全体としての軸調整の後、電子線の電流量、輝度、エネルギー幅、パルス幅、干渉性の計測を行った。その結果、ピコ秒パルス電子線の輝度はエネルギー80kVにおいて107 A/cm2srオーダーを実現できることを実証した。また、電子線用バイプリズムを導入し、干渉縞の測定に成功した。これにより、干渉性を持った電子線が発生していることを確認した。またエネルギー幅に関しては、新たに電子線用エネルギー分析器を導入し、計測した。この結果、ピコ秒パルス電子線発生において0.7 eVのエネルギー線幅であることを計測した。
2) 量子もつれ電子の干渉および計測に関する理論的考察:量子論の弱値測定において負の擬確率が生じる理論的機構を明らかにした。弱測定される物理量と強測定される物理量が非可換であるときに、非可換な射影によってヒルベルト空間のベクトルが反転することから、負の擬確率が生じることがわかった。本研究結果は、学会で口頭発表済みであり、論文を準備中である。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

加速管の放電等のトラブルや量子もつれ光の生成が予定通りに進なかったことにより、今年度予定していた量子もつれ状態の生成の実験が予定通り進まなかった。

今後の研究の推進方策

電子の量子もつれ状態の生成のために量子もつれ光の生成に注力する。

  • 研究成果

    (61件)

すべて 2020 2019

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (54件) (うち国際学会 25件、 招待講演 4件) 図書 (2件)

  • [雑誌論文] Creating electron phase holograms using femtosecond laser interference processing2019

    • 著者名/発表者名
      Uesugi Yuuki、Fukushima Ryota、Saitoh Koh、Sato Shunichi
    • 雑誌名

      Optics Express

      巻: 27 ページ: 20958~20958

    • DOI

      10.1364/OE.27.020958

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Efficient Measurement of the Orbital-Angular-Momentum Spectrum of an Electron Beam via a Dammann Vortex Grating2019

    • 著者名/発表者名
      Noguchi Yuuki、Nakayama Shota、Ishida Takafumi、Saitoh Koh、Uchida Masaya
    • 雑誌名

      Physical Review Applied

      巻: 12 ページ: 064062-1-6

    • DOI

      10.1103/PhysRevApplied.12.064062

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of Spin-polarized Pulse-TEM2019

    • 著者名/発表者名
      Kuwahara Makoto
    • 雑誌名

      Materia Japan

      巻: 58 ページ: 269~274

    • DOI

      10.2320/materia.58.269

  • [雑誌論文] Direct Observation of a Li‐Ionic Space‐Charge Layer Formed at an Electrode/Solid‐Electrolyte Interface2019

    • 著者名/発表者名
      Nomura Yuki、Yamamoto Kazuo、Hirayama Tsukasa、Ouchi Satoru、Igaki Emiko、Saitoh Koh
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie International Edition

      巻: 58 ページ: 5292~5296

    • DOI

      10.1002/anie.201814669

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Smectic Liquid-Crystalline Structure of Skyrmions in Chiral Magnet Co8.5Zn7.5Mn4(110) Thin Film2019

    • 著者名/発表者名
      Nagase T.、Komatsu M.、So Y.?G.、Ishida T.、Yoshida H.、Kawaguchi Y.、Tanaka Y.、Saitoh K.、Ikarashi N.、Kuwahara M.、Nagao M.
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 123 ページ: 137203~137203

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.123.137203

    • 査読あり
  • [学会発表] 値はいかにして負の確率を誘導するか---擬確率の幾何学的描像2020

    • 著者名/発表者名
      谷村省吾
    • 学会等名
      第9回QUATUO研究会
  • [学会発表] Analysing 3D distribution of nanoparticles by aberration-corrected TEM focal series2019

    • 著者名/発表者名
      Jun Yamasaki, Masaki Kano, Koh Saitoh, Kenta Yoshida, Keita Kobayashi, and Nobuo TanakaJun Yamasaki, Masaki Kano, Koh Saitoh, Kenta Yoshida, Keita Kobayashi, and Nobuo Tanaka
    • 学会等名
      The Fifth Conference on Frontiers of Aberration Corrected Electron Microscopy (PICO2019)
    • 国際学会
  • [学会発表] Operando STEM-EELS Observation of Anodic Reactions in Solid Oxide Fuel Cells2019

    • 著者名/発表者名
      T. Ishida, Y. Yoshida, H. Higuchi, M, Kuwahara, K. Saitoh, M. Tomita, T. Tanji
    • 学会等名
      The 6th International Symposium on Advanced Microscopy and Theoretical Calculations (AMTC6)
    • 国際学会
  • [学会発表] Geometric interpretation of weak value in quantum theory and geometric picture for negative probability2019

    • 著者名/発表者名
      Shogo Tanimura
    • 学会等名
      Workshop on Quantum Information Processing in Non-Markovian Quantum Complex Systems (QIPQC19)
    • 国際学会
  • [学会発表] Fine Structure of Plasmon Hybridization on Au nanotriangles via STEM-EELS2019

    • 著者名/発表者名
      L. Mizuno, M. Kuwahara, S. Kuwahara, T. Ishida, K. Saitoh
    • 学会等名
      Microscopy & Microanalysis 2019 (M&M 2019)
    • 国際学会
  • [学会発表] High-Brightness Bunched Electrons Using a Semiconductor Photocathode and Optimized Acceleration Field2019

    • 著者名/発表者名
      R. Yokoi, T. Ishida, M. Kuwahara, K. Saitoh
    • 学会等名
      Microscopy & Microanalysis 2019 (M&M 2019)
    • 国際学会
  • [学会発表] Visualization of a Li-Ionic Space-Charge Layer in a Solid-Electrolyte by Transmission Electron Microscopy2019

    • 著者名/発表者名
      Yuki Nomura, Kazuo Yamamoto, Tsukasa Hirayama, Emiko Igaki, Koh Saitoh
    • 学会等名
      The 6th International Symposium on Advanced Microscopy and Theoretical Calculations
    • 国際学会
  • [学会発表] Spin-Polarized Pulse-TEM2019

    • 著者名/発表者名
      M. Kuwahara, R. Yokoi, L. Mizuno, W. Nagata, Y. Yoshida, T. Ishida, T. Ujihara and K. Saitoh
    • 学会等名
      75th Annual Meeting of The Japanese Society of Microscopy/Germany-Japan Joint Seminar on Advanced Electron Microscopy and its Application
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Atomic Resolution Imaging with an Electron Bessel Beam in Aberration Corrected Scanning Transmission Electron Microscopy2019

    • 著者名/発表者名
      T. Ishida, M. Kuwahara, K. Saitoh
    • 学会等名
      Microscopy & Microanalysis 2019 (M&M 2019)
    • 国際学会
  • [学会発表] Orbital angular momentum spectrum measured by forked gratings and its relation to angular Fourier transform2019

    • 著者名/発表者名
      K. Saitoh
    • 学会等名
      Microscopy Conference 2019
    • 国際学会
  • [学会発表] Spin-Polarized Pulse-TEM2019

    • 著者名/発表者名
      M. Kuwahara
    • 学会等名
      Germany-Japan Joint Seminar on Advanced Electron Microscopy and its Application
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Dynamic Observation of Li-ion movement in a Solid-State Li-Ion Battery2019

    • 著者名/発表者名
      Yuki Nomura, Kazuo Yamamoto, Tsukasa Hirayama, Emiko Igaki, Koh Saitoh
    • 学会等名
      Microscopy and Microanalysis 2019
    • 国際学会
  • [学会発表] Visualization of the Electric Potential in a Li-ionic Space-charge Layer2019

    • 著者名/発表者名
      Yuki Nomura, Kazuo Yamamoto, Tsukasa Hirayama, Emiko Igaki, Koh Saitoh
    • 学会等名
      Microscopy and Microanalysis 2019
    • 国際学会
  • [学会発表] Analyzing 3D Distributions of Au/Pt Nanoparticles by Focal Series of Aberration-Corrected TEM Images2019

    • 著者名/発表者名
      J. Yamasaki, M. Kano, K. Saitoh, K. Yoshida, K. Kobayashi, and N. Tanaka
    • 学会等名
      International Conference on Materials and Systems for Sustainability 2019 (ICMaSS2019)
    • 国際学会
  • [学会発表] Performance of orbital-angularmomentum measurements using forked gratings2019

    • 著者名/発表者名
      K. Saitoh, Y. Noguchi, W. Li, M. Uchida
    • 学会等名
      International Conference on Materials and Systems for Sustainability 2019 (ICMaSS)
    • 国際学会
  • [学会発表] High-brightness pulsed electron microscopy toward advanced measurement of time-evolution in nanomaterials2019

    • 著者名/発表者名
      M. Kuwahara, R. Yokoi, L. Mizuno, W. Nagata, Y. Yoshida, T. Ishida, T. Ujihara and K. Saitoh
    • 学会等名
      International Conference on Materials and Systems for Sustainability 2019 (ICMaSS)
    • 国際学会
  • [学会発表] Fabrication of holograms for electron vortex generation by one-shot laser interference processing2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Uesugi, R. Fukushima, K. Saitoh, and S. Sato
    • 学会等名
      International Conference on Materials and Systems for Sustainability 2019 (ICMaSS)
    • 国際学会
  • [学会発表] Image Reconstruction of HighResolution STEM Image by Dictionary Learning and Evaluation of Atom Displacement2019

    • 著者名/発表者名
      S. Hattori, Y. Nomura and K. Saitoh
    • 学会等名
      International Conference on Materials and Systems for Sustainability 2019 (ICMaSS)
    • 国際学会
  • [学会発表] Observation of Anisotropic Skyrmion Interactions Using Lorentz Transmission Electron Microscopy2019

    • 著者名/発表者名
      T. Nagase, M. Komatsu, Y. G So, T. Ishida, H. Yoshida, Y. Kawaguchi, Y. Tanaka, K. Saitoh, N. Ikarashi, M. Kuwahara and M. Nagao
    • 学会等名
      International Conference on Materials and Systems for Sustainability 2019 (ICMaSS)
    • 国際学会
  • [学会発表] How to Use Angular Fourier Transform for Orbital Angular Momentum Spectrum Mapping2019

    • 著者名/発表者名
      W. Li, K. Saitoh and M. Uchida
    • 学会等名
      International Conference on Materials and Systems for Sustainability 2019 (ICMaSS)
    • 国際学会
  • [学会発表] Generation and Application of UltraFine Electron Bessel Beams using RingShaped Apertures by an AberrationCorrected Scanning Transmission Electron Microscope2019

    • 著者名/発表者名
      T. Ishida, T. Owaki, M. Kuwahara and K. Saitoh
    • 学会等名
      International Conference on Materials and Systems for Sustainability 2019 (ICMaSS)
    • 国際学会
  • [学会発表] High-sensitive electron imaging sensor toward nano-second single shot imaging2019

    • 著者名/発表者名
      A. Shinozaki, K. Fukuwa, T. Ishida, M. Kuwahara, T. Miyoshi Y. Arai and K. Saitoh
    • 学会等名
      International Conference on Materials and Systems for Sustainability 2019 (ICMaSS)
    • 国際学会
  • [学会発表] Operando Measurement of Electrode Reactions in Solid Oxide Fuel Cells Using Environmental Electron Microscopy2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Yoshida, T. Ishida, K. Higuchi, K. Saitoh, M. Tomita and T. Tanji
    • 学会等名
      International Conference on Materials and Systems for Sustainability 2019 (ICMaSS)
    • 国際学会
  • [学会発表] Observation of Manganese Nitride Thin Films by Electron Microscopy2019

    • 著者名/発表者名
      T. Suzuta, Y. Kawasaki, K. Tanaka, T. Ishida, T. Hatano, H. Ikuta and K. Saitoh
    • 学会等名
      International Conference on Materials and Systems for Sustainability 2019 (ICMaSS)
    • 国際学会
  • [学会発表] Novel Transmission Electron Microscope Using High Brightness Pulsed Beam Emitted from NEAPhotocathode2019

    • 著者名/発表者名
      R. Yokoi, T. Ishida, M. Kuwahara, and K. Saitoh
    • 学会等名
      International Conference on Materials and Systems for Sustainability 2019 (ICMaSS)
    • 国際学会
  • [学会発表] スパースコーディングによるSTEM/SEM画像の超解像と鮮鋭化2019

    • 著者名/発表者名
      野村優貴, 穴田智史, 山本和生, 服部颯介, 平山 司, 川崎忠寛, 佐々木祐生, 井垣恵美子, 齋藤 晃
    • 学会等名
      日本顕微鏡学会第75回学術講演会
  • [学会発表] 磁場中の荷電粒子の対称性と保存量/Symmetry and conservation law of electrically charged particle in magnetic field2019

    • 著者名/発表者名
      谷村省吾
    • 学会等名
      「幾何学と力学とその応用」(Geometry, Mechanics, and their Applications)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 電子線ホログラフィーによる固体電解質内の空間電荷層の可視化2019

    • 著者名/発表者名
      野村優貴, 山本和生, 平山 司, 大内 暁, 井垣恵美子, 齋藤 晃
    • 学会等名
      日本顕微鏡学会第75回学術講演会
  • [学会発表] 辞書学習による原子分解能HAADF-STEM像のノイズ除去およびその定量性の評価22019

    • 著者名/発表者名
      服部颯介, 野村優貴, 齋藤 晃
    • 学会等名
      日本顕微鏡学会第75回学術講演会
  • [学会発表] スパースコーディングによるSTEM/SEM画像の超解像と鮮鋭化2019

    • 著者名/発表者名
      野村優貴,穴田智史,山本和生,服部颯介,平山 司,川崎忠寛,佐々木祐生,井垣恵美子,齋藤 晃
    • 学会等名
      日本顕微鏡学会第75回学術講演会
  • [学会発表] 高輝度NEAホトカソード電子源によるSEMの低加速分解能向上2019

    • 著者名/発表者名
      森下英郎、大嶋卓、桒原真人、小瀬洋一、揚村寿英
    • 学会等名
      日本顕微鏡学会第75回学術講演会
  • [学会発表] ローレンツ電子顕微鏡法を用いたスキルミオン配列の解析2019

    • 著者名/発表者名
      長瀬知輝,小松正弥,肖 英紀,石田高史,齋藤 晃,五十嵐信行,桑原真人,長尾全寛
    • 学会等名
      日本顕微鏡学会第75回学術講演会
  • [学会発表] 電子線ロッキングカーブの位相回復による転位近傍の歪み場の決定2019

    • 著者名/発表者名
      石塚宏幸,齋藤 晃,恩田正一
    • 学会等名
      日本顕微鏡学会第75回学術講演会
  • [学会発表] 電子ベッセルビームをもちいたADF-STEMにおける像コントラストの定量評価2019

    • 著者名/発表者名
      大脇健史,石田高史,桑原真人,齋藤 晃
    • 学会等名
      日本顕微鏡学会第75回学術講演会
  • [学会発表] 金ナノプレートの局在表面プラズモンをもちいたカップリング効果の研究2019

    • 著者名/発表者名
      水野りら,石田高史,桑原彰太,桑原真人,齋藤 晃
    • 学会等名
      日本顕微鏡学会第75回学術講演会
  • [学会発表] SOI-CMOSイメージセンサを用いた単パルス電子線イメージングにおける高効率検出2019

    • 著者名/発表者名
      篠崎 暉,福和果歩,石田高史,桑原真人,三好敏喜,新井康夫,齋藤 晃
    • 学会等名
      日本顕微鏡学会第75回学術講演会
  • [学会発表] Mn3AgxCu1-xN単結晶薄膜のSTEM観察による構造評価2019

    • 著者名/発表者名
      鈴田朋也,川崎友暉,石田高史,畑野敬史,生田博志,齋藤 晃
    • 学会等名
      日本顕微鏡学会第75回学術講演会
  • [学会発表] Angular Fourier変換をもちいた位相特異点スペクトルのマッピング2019

    • 著者名/発表者名
      李 偉,齋藤 晃,内田正哉
    • 学会等名
      日本顕微鏡学会第75回学術講演会
  • [学会発表] 高密度パルス電子線発生を可能にする120kVパルス透過電子顕微鏡の開発2019

    • 著者名/発表者名
      横井里奈,永田 渉,水野りら,石田高史,桑原真人,齋藤 晃
    • 学会等名
      日本顕微鏡学会第75回学術講演会
  • [学会発表] Co-Zn-Fe合金の電子顕微鏡学的評価2019

    • 著者名/発表者名
      冨樫将孝,石田高史,小松正弥,長尾全寛,肖 英紀, 桑原真人,齋藤 晃
    • 学会等名
      日本顕微鏡学会第75回学術講演会
  • [学会発表] 超高速時間分解位相像を実現するコヒーレントパルス電子線2019

    • 著者名/発表者名
      桑原真人,横井里奈,水野りら,永田渉,石田高史,齋藤晃
    • 学会等名
      第4回 「表面界面の機能創成とデバイス応用」セミナー
    • 招待講演
  • [学会発表] STEM-EELSを用いた周期閉じ込め構造に誘起される表面プラズモンモードの研究2019

    • 著者名/発表者名
      水野りら,桑原真人,石田高史,齋藤晃
    • 学会等名
      日本物理学会2019年秋季大会(物性)
  • [学会発表] コヒーレント偏極電子線をもちいた二次干渉実験2019

    • 著者名/発表者名
      桑原 真人,横井 里奈,永田 渉,石田 高史
    • 学会等名
      第80回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] SOI ピクセル検出器を用いたナノ秒パルス電子線イメージング2019

    • 著者名/発表者名
      篠崎 暉,福和 果歩,石田 高史,桑原 真人,三好 敏喜, 新井 康夫,齋藤 晃
    • 学会等名
      第80回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] 120 kVフォトカソード電子銃を用いた高輝度パルス透過電子顕微鏡の開発2019

    • 著者名/発表者名
      横井 里奈, 永田 渉, 石田 高史, 長沖 功, 揚村 寿英, 桑原 真人, 齋藤 晃
    • 学会等名
      第80回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] 収差補正TEMのスルーフォーカスシリーズに基づく金属ナノ粒子三次元分布計測法の開発2019

    • 著者名/発表者名
      山﨑 順、鹿野正起、齋藤 晃、吉田健太、小林慶太
    • 学会等名
      応用物理学会 第80回秋季学術講演会
  • [学会発表] Nanosecond imaging by a time-resolved transmission electron microscope with an SOI detector2019

    • 著者名/発表者名
      石田高史, 篠崎 暉,桑原 真人,齋藤 晃, 三好 敏喜, 新井 康夫
    • 学会等名
      第2回量子線イメージング研究会
  • [学会発表] 高い縮退度を有する超短パルス電子線による顕微分析手法の開発2019

    • 著者名/発表者名
      桑原真人
    • 学会等名
      第2回表面真空学会若手部会研究会
  • [学会発表] 原子分解走査透過電子顕微鏡画像のピーク検出のための辞書学習アルゴリズムにおけるハイパーパラメータの最適化2019

    • 著者名/発表者名
      服部颯介,野村優貴,齋藤晃
    • 学会等名
      日本顕微鏡学会第62回シンポジウム
  • [学会発表] レーザー干渉加工による電子位相ホログラムの作製と電子渦生成2019

    • 著者名/発表者名
      上杉祐貴, 福島涼太, 齋藤晃, 佐藤俊一
    • 学会等名
      日本顕微鏡学会第62回シンポジウム
  • [学会発表] フォーク型回折格子をもちいて生成した電子らせん波による収束電子回折図形の観察2019

    • 著者名/発表者名
      齋藤晃, 内田正哉
    • 学会等名
      日本物理学会第75回年次大会(2020年)
  • [学会発表] 高分解能HAADF-STEM像の辞書学習によるペロブスカイト酸化物の原子変位検出2019

    • 著者名/発表者名
      服部颯介, 野村優貴, 齋藤晃,
    • 学会等名
      日本物理学会第75回年次大会(2020年)
  • [学会発表] 捩形式の定義・描像・応用2019

    • 著者名/発表者名
      谷村省吾
    • 学会等名
      量子と古典の物理と幾何
  • [学会発表] 量子論の弱値の幾何学的解釈,とくに負の確率の幾何学的描像2019

    • 著者名/発表者名
      谷村省吾
    • 学会等名
      日本物理学会2019年秋季大会
  • [図書] 幾何学から物理学へ---物理を圏論・微分幾何の言葉で語ろう 臨時別冊・数理科学SGCライブラリ1502019

    • 著者名/発表者名
      谷村省吾
    • 総ページ数
      196
    • 出版者
      サイエンス社
  • [図書] 〈現在〉という謎2019

    • 著者名/発表者名
      谷村省吾(分担執筆) 森田 邦久 著
    • 総ページ数
      320
    • 出版者
      勁草書房
    • ISBN
      978-4-326-10277-8

URL: 

公開日: 2021-01-27  

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