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2015 年度 実績報告書

TDGL方程式のシミュレーションによる超伝導ストリップライン検出器の高性能化

研究課題

研究課題/領域番号 25420350
研究機関国立研究開発法人産業技術総合研究所

研究代表者

馬渡 康徳  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 電子光技術研究部門, 上級主任研究員 (70358068)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワード超伝導 / 検出器 / シミュレーション / 時間依存 Ginzburg-Landau 方程式 / 単一光子
研究実績の概要

前年度までに行った MgB2 超伝導ストリップを用いた分子イオン検出器の開発に関する実験結果と,その検出動作について時間依存 GInzburg-Landau (TDGL) 方程式等を数値的に解いて実験データを再現したシミュレーションの結果とをまとめ,Applied Physics Letters 誌に論文発表を行なうとともに,小型冷凍機で動作する超伝導分子検出器の開発としてプレス発表も行った.
さらに,超伝導ストリップを用いた単一光子検出器に関する TDGL 方程式等による数値シミュレーション結果に基いて,新原理による超高速の新型超伝導単一光子検出器を考案し,特許出願を行った.従来型の超伝導ストリップ単一光子検出器においては,超伝導ストリップが光子を吸収して局所的に常伝導転移することによる電圧パルスを検出するものであり,その動作の時間スケールは超伝導ストリップのインダクタンスと測定回路のシャント抵抗との比で決まる ~ns のオーダーである.一方,この新型検出器では,光子吸収から常伝導転移に至る前の超高速の前駆現象を超高速検出回路により直接検出するものであり,その動作の時間スケールは前駆現象と検出回路の時定数で決まる ~10ps のオーダーである.すなわち,新型検出器は,従来型に比べて2-3桁高い計数率(高速動作)となることが期待され,さらに高い検出効率,低い暗計数率,および短い時間ジッタも予想され,将来の高度な量子情報通信などの実現に資するものになると期待される.今後は,この新型検出器についての研究開発を,実験的・理論的に進めていく予定である.

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Biomolecular ion detection using high-temperature superconducting MgB2 strips2015

    • 著者名/発表者名
      N. Zen, H. Shibata, Y. Mawatari, M. Koike, and M. Ohkubo
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 106 ページ: 222601_1-5

    • DOI

      10.1063/1.4913844

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 穴のあいた超伝導ナノストリップにおける量子化磁束の運動2016

    • 著者名/発表者名
      中野 侑,馬渡 康徳,西尾 太一郎
    • 学会等名
      第63回 応用物理学会 春季学術講演会
    • 発表場所
      東京工業大学 大岡山キャンパス,目黒区
    • 年月日
      2016-03-20
  • [学会発表] 時間依存 Ginzburg-Landau 理論2015

    • 著者名/発表者名
      馬渡 康徳
    • 学会等名
      第76回応用物理学会秋季学術講演会「量子化磁束動力学シミュレーション研究グループ」研究会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場,名古屋市
    • 年月日
      2015-09-13
    • 招待講演
  • [学会発表] Biomolecule ion detection with MgB2 superconducting strip detectors2015

    • 著者名/発表者名
      N. Zen, Y. Mawatari, H. Shibata, and M. Ohkubo
    • 学会等名
      12th European Conference on Applied Superconductivity
    • 発表場所
      Lyon convention center, France
    • 年月日
      2015-09-09
    • 国際学会
  • [学会発表] Self-excited motion of vortices in superconducting nanostrips with holes2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Mawatari and S. Kashiwaya
    • 学会等名
      12th European Conference on Applied Superconductivity
    • 発表場所
      Lyon convention center, France
    • 年月日
      2015-09-09
    • 国際学会
  • [備考] ニホウ化マグネシウム超伝導体で生体高分子を検出 -省エネ・小型の冷凍機で作動できる超伝導分子検出器-

    • URL

      http://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2015/pr20150601/pr20150601.html

  • [産業財産権] 光子検出装置及び光子検出方法2015

    • 発明者名
      全伸幸,馬渡康徳,藤井剛,吉川信行
    • 権利者名
      全伸幸,馬渡康徳,藤井剛,吉川信行
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2015-123764
    • 出願年月日
      2015-06-19

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公開日: 2017-01-06  

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