Enhanced quantum sensing with a nitrogen-vacancy centre as gateway to the electron spin of phosphorus

2023 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 22K14560
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分28020:ナノ構造物理関連
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: ヘルブスレブ デイヴィト 京都大学, 化学研究所, 特定助教 (40817904)
• 研究期間 (年度): 2022-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: Nitrogen vacancy centre / Phosphorus doping / Quantum sensing / Standard deviation / Sensitivity / Robust sensing

研究成果の概要

主な成果は 2 つあります。まず、感度を上げるために近くのリン供与体を使用するのは効率的ではありません。その理由は、リンを多く追加すると、ノイズも増えるからです。高濃度のリンが必要です。したがって、追加されたノイズにより、窒素空孔中心のコヒーレンス時間が大幅に減少します。

次に、不安定な信号を検出するための新しい堅牢な測定方法が設計され、テストされました。感度が非常に低い場合、または測定する信号が非常に弱い場合、信号を検出するには長い測定時間が必要です。この間に、信号は変化する可能性があります (たとえば、位相)。開発された標準偏差量子センシング技術により、これらの信号を正確に測定できます。

自由記述の分野

Quantum physics

研究成果の学術的意義や社会的意義

This research contributes to deciding the roadmap for quantum sensors. The methodology of using donors has been found to be underperforming compared to alternatives. Moreover, the developed standard deviation quantum sensing method’s strength is detecting very weak signals, e.g. dark matter fields.