2017 Fiscal Year Annual Research Report
希土類元素を添加したノンスピンバス量子光学結晶の創成
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15H04130
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| Research Institution | NTT Basic Research Laboratories |
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Principal Investigator |
尾身 博雄 日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, 量子光物性研究部部, 主任研究員 (50257218)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
俵 毅彦 日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, 量子光物性研究部, 主幹研究員 (40393798)
清水 薫 日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, 量子光物性研究部, 主幹研究員 (50426607)
齊藤 志郎 日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, 量子電子物性研究部, 特別研究員 (90393777)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | エルビウム / イットリウムシリケイト / 結晶成長 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
当該年度は、前々年度に作製した高品質な同位体１６７Ｅｒ添加イットリウムシリケイト（ＹＳＯ）単結晶を用い、前年度に確認したＥｒイオンの発光線幅に対する添加材Ｅｒの同位体純化の有効性、すなわち、Ｅｒ発光の長寿命化の成功の結果を踏まえ、さらに同位体１６７Ｅｒイオンのエネルギーレベル間でのラビ振動を観測するために高精度な発光分光測定とその解析を実施した。具体的には、１６７Ｅｒイオンの特定の３準位に注目し、これらの準位間の発光を超微細分光法により測定することにより、１６７Ｅｒのエネルギーレベル間でラビ振動を観測することに成功した。この結果は、同位体エルビウムイオンの超微細エネルギーレベル間の光学遷移がコヒーレント制御できることを意味しており、ＹＳＯに添加された１６７Ｅｒイオンが通信波長帯での量子メモリーとして大きな可能性を持つことを示している。当該年度は、Ｅｒ同位体の純化に加え、さらにＹＳＯ単結晶の同位体純化を試みた。ＹＳＯ中のSiをすべて同位体２８Ｓｉに置き換えた同位体制御ＹＳＯ単結晶をするため、先ず、良質な単結晶が得られるＣｚ法を用いて、原料が比較的少量でもＹＳＯ単結晶が作製できることを明らかにし、次に、非常に高価な同位体２８Ｓｉを用いて同位体を１６７Ｅｒ添加した同位体制御ＹＳＯ単結晶の作製を開始した。ホスト結晶のノンスピンバス化により、１６７Ｅｒの発光線幅のさらなる狭線化により、Ｅｒ量子ビットのさらなる長寿命化を期待している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
添加材Ｅｒの同位体純化の効果により、１６７Ｅｒ準位間で初めてラビ振動を観測することに成功した。こららの結果は、ノンスピンバス結晶の創成という目標達成に向かって大きなマイルストーンを達成したことを意味し、本研究がおおむね順調に進展していると判断できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
終了年度に向けて、添加材Ｅｒとホスト結晶ＹＳＯの両方を同位体純化した良質な単結晶を作製し、スピンをできらだけ排除したＹＳＯ結晶を用いて１６７Ｅｒイオンのさらなる長寿命化を図り、「ノンスピンバス結晶の創成」を実証する。また、同時に超伝導磁束回路による量子ビット操作の実験に着手する。
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Research Products
(3 results)
