検索対象:     
報告書番号:
※ 半角英数字
 年 ~ 
 年
検索結果: 13 件中 1件目~13件目を表示
  • 1

発表形式

Initialising ...

選択項目を絞り込む

掲載資料名

Initialising ...

発表会議名

Initialising ...

筆頭著者名

Initialising ...

キーワード

Initialising ...

使用言語

Initialising ...

発行年

Initialising ...

開催年

Initialising ...

選択した検索結果をダウンロード

論文

Coherent control of single spins in silicon carbide at room temperature

Widmann, M.*; Lee, S.-Y.*; Rendler, T.*; Son, N. T.*; Fedder, H.*; Paik, S.*; Yang, L.-P.*; Zhao, N.*; Yang, S.*; Booker, I.*; et al.

Nature Materials, 14(2), p.164 - 168, 2015/02

 被引用回数:309 パーセンタイル:99.49(Chemistry, Physical)

Single silicon vacancy (V$$_{Si}$$) in silicon carbide (SiC) was studied from the point of view of single photon source for quantum computing. The V$$_{Si}$$ centers were created in high purity semi-insulating hexagonal (4H)-SiC by 2 MeV electron irradiation with fluences up to 5$$times$$10$$^{15}$$ /cm$$^{2}$$. No subsequent annealing was carried out. A couple of solid immersion lens (SIL) with 20 $$mu$$m diameter were created on samples by ion milling using 40 keV Ga focused ion beam. A typical home-built confocal setup was used after optimizing for emission in the wavelength range around 900 nm. As a result, optically detected electron spin resonance (ODMR) for V$$_{Si}$$ was observed at room temperature (RT). Using ODMR, Rabi oscillations were also observed, and the Rabi frequency increased with increasing applied-magnetic field. In addition, spin relaxation time T$$_{1}$$ and T$$_{2}$$ were detected to be 500 $$mu$$s and 160 $$mu$$s, respectively.

論文

Quantum error correction in a solid-state hybrid spin register

Waldherr, G.*; Wang, Y.*; Zaiser, S.*; Jamali, M.*; Schulte-Herbr$"u$ggen, T.*; 阿部 浩之; 大島 武; 磯谷 順一*; Du, J. F.*; Neumann, P.*; et al.

Nature, 506(7487), p.204 - 207, 2014/02

 被引用回数:310 パーセンタイル:99.59(Multidisciplinary Sciences)

量子ビットが担う"重ね合わせ"という量子情報は、外部との意図しない相互作用により容易に壊されるので、量子エラー訂正無しでは量子コンピューティングは実現困難である。ダイヤモンド中のカラーセンターの一つであるNVセンターの単一分子に相当する単一欠陥を用いて、電子スピン1個と核スピン3個からなるハイブリッド量子レジスタを作製($$^{12}$$C 99.8%濃縮した合成ダイヤモンド結晶に電子線照射と熱処理によりNVセンターを形成)し、室温動作の固体スピン量子キュービットでは世界で初めて量子エラー訂正のプロトコルの実行に成功した。この方法はスケーラブルなので、フォールト・トレラントな量子操作を多量子ビットへ拡張することが可能となり、固体量子情報デバイス実現への道を開くものである。

論文

Detection of atomic spin labels in a lipid bilayer using a single-spin nanodiamond probe

Kaufmann, S.*; Simpson, D. A.*; Hall, L. T.*; Perunicic, V.*; Senn, P.*; Steinert, S.*; McGuinness, L. P.*; Johnson, B. C.*; 大島 武; Caruso, F.*; et al.

Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 110(27), p.10894 - 10898, 2013/07

 被引用回数:81 パーセンタイル:92.61(Multidisciplinary Sciences)

The detection of gadolinium (Gd) spin labels in an artificial cell membrane under ambient conditions was demonstrated using a single-spin nanodiamond sensor which is negatively charged nitrogen vacancy centers in nanodiamond. Changes in the spin relaxation time (T1) of the sensor located in the lipid bilayer were optically detected using a confocal microscope system. As a result, T1 decreased with increasing proximal Gd labels. The detection of such small numbers of spins in a model biological setting opens a new pathway for in-situ nanoscale detection of dynamical processes in biology.

口頭

イオン照射によるダイヤモンド結晶中の窒素空孔センターの生成

山本 卓; 小野田 忍; 大島 武; Naydenov, B.*; Dolde, F.*; Fedder, H.*; Honert, J.*; Jelezko, F.*; Wrachtrup, J.*; 寺地 徳之*; et al.

no journal, , 

ダイヤモンド結晶中の負に帯電した窒素空孔センター(NV)は、室温で動作可能な量子ビットとして最も有力な材料の一つであるが、応用的観点からはNVセンターを効率よく人工的に生成する必要がある。本研究では、イオン照射条件,熱処理条件,試料の品質の違い(欠陥量、おもに窒素濃度)で、NVセンターの生成にどのような影響があるかを系統的に調べた。その結果、NV生成の収率は照射量が多くなると下がる傾向にあり、照射エネルギーが高い方が収率が上がることがわかった。一方、マイクロビームによる局所的照射試料における収率は25%から数百%であり、ブロードビーム照射試料(例えば、照射量$$10^{9}/cm^{2}$$試料では4%)と比較すると収率が飛躍的に改善することがわかった。マイクロビーム照射試料において、収率がそれぞれの試料で異なることから、ダイヤモンド試料基板の質の違いがNV生成に重要な要素であることが示唆される。

口頭

ダイヤモンド薄膜の同位体濃縮

寺地 徳之*; 小野田 忍; 小泉 聡*; Liao, M.*; 谷口 尚*; 大島 武; Jelezko, F.*; Wrachtrup, J.*; 磯谷 順一*

no journal, , 

炭素を同位体濃縮させることで、ダイヤモンドのさまざまな物性が向上することが知られている。たとえば、量子計算応用における窒素-空孔複合欠陥(NVセンター)に局在する電子のスピン緩和時間も、同位体濃縮することで改善する。つまり、スピン緩和時間を向上させるため、結晶内の窒素低減や$$^{13}$$C炭素存在比を天然存在比のものより小さくすることが求められる。本研究では、窒素濃度低減に加え、$$^{13}$$Cを低減した$$^{12}$$C同位体濃縮ダイヤモンド薄膜を化学気相合成し、その特性評価を行った。その結果、気相での同位体濃縮度が固相変換後も保たれ、窒素不純物などが少ないダイヤモンド薄膜を成長することに成功した。

口頭

双極子双極子相互作用を制御したNVセンターの作成エンジニアリング

小野田 忍; 山本 卓; 阿部 浩之; 花屋 博秋; 大島 武; 谷口 尚*; 寺地 徳之*; 渡邊 賢司*; 小泉 聡*; 神田 久生*; et al.

no journal, , 

量子情報素子や磁気センサーへの応用,超伝導キュービットとのハイブリッド系が注目されている窒素-空孔(NV)センターでは、電子スピンを持つ不純物窒素や欠陥による双極子場,$$^{13}$$C核スピンの双極子場,他のNVセンターの双極子場など、コヒーレンス時間を短くする要因をできるだけ排除して、最適の濃度あるいは配列を作成するエンジニアリングが求められる。窒素濃度,同位体濃度の異なる結晶にイオン照射や熱処理,高温電子線照射を行い、それぞれの応用に対して最適のものを求める試みを行った。熱処理を800から1200$$^{circ}$$Cまで変化させてNVセンターやそれ以外の欠陥を調べた結果、1000$$^{circ}$$Cの熱処理が最も優れていることを明らかにできた。また、マイクロビームとシングルイオンヒット技術を利用して、量子情報素子の最も基本的なNVセンターのペアを作成することに成功した。さらに、空孔が格子中を動き回るような高温(700$$^{circ}$$C)の電子線照射を用いることにより、NVセンターの広い濃度領域(2$$sim$$30ppm)に渡って、コヒーレンス時間が、残存する窒素の双極子場の搖動ではなく、NVセンター同士の双極子双極子相互作用で決まるような作成法に成功した。

口頭

Creation of nitrogen-vacancy centers in diamonds by nitrogen ion implantation

大島 武; 山本 卓; 小野田 忍; 阿部 浩之; 佐藤 真一郎; Jahnke, K.*; Heller, P.*; Gerstmayr, A.*; H$"a$ussler, A.*; Naydenov, B.*; et al.

no journal, , 

ダイヤモンド中のマイナスに帯電した窒素-空孔(NV$$^{-}$$)中心はスピンを利用した量子計算の観点から注目されている。高純度IIaダイヤモンドに窒素(N)イオンを注入することでNV$$^{-}$$の形成を試みた。本研究では、長いスピン緩和時間(T$$_{2}$$)を達成することを目的とし、スピン散乱の原因となる$$^{13}$$Cを減少させた高濃度$$^{12}$$C (99.99%)のダイヤモンドを化学気相法を用いて成長した。Nイオンは、打ち込んだNと試料にもともと残留していたNを区別するため、$$^{15}$$Nイオンを用い、10MeVのエネルギーでのマイクロビーム照射を行った。Nを打ち込んだ領域を共焦点顕微鏡及びODMR(optically detected magnetic resonance)で評価したところ、$$^{15}$$N由来のNV$$^{-}$$$$^{14}$$N由来のNV$$^{-}$$の両者が形成されることが見いだされた。T$$_{2}$$を測定した結果、両者のNV$$^{-}$$とも2msであり、イオン注入を用いて形成したNV$$^{-}$$のこれまでの報告値より10倍程度長い値であることが判明した。

口頭

Defect engineering in fabrication of NV centers by nitrogen ion implantation

山本 卓; 小野田 忍; 大島 武; 磯谷 順一*; 寺地 徳之*; 谷口 尚*; 渡邊 賢司*; 小泉 聡*; 梅田 享英*; Jelezko, F.*; et al.

no journal, , 

$$^{15}$$Nイオン照射で生成した高純度$$^{12}$$C濃縮ダイヤモンド中のNV中心について、単一スピンの光学的検出磁気共鳴を測定した。詳細な光学的検出磁気共鳴測定から、$$^{15}$$Nイオン照射によって$$^{14}$$NVと$$^{15}$$NVが[$$^{14}$$NV]/[$$^{15}$$NV] $$sim$$ 1の比で生成され、収率(イオン照射量に対する生成したNV中心の割合)は70-100%であることがわかった。スピンコヒーレンス時間は室温で2msと長く、これまで報告されているイオン照射試料の中で最も長いことがわかった。これらの結果は、イオン照射で生成したNVスピンを用いた応用が十分期待できると結論できた。

口頭

イオン照射による同位体濃縮ダイヤモンド結晶中窒素-空孔発光中心の単一スピン光検出磁気共鳴評価

山本 卓; 小野田 忍; 大島 武; 寺地 徳之*; 渡邊 賢司*; 谷口 尚*; 小泉 聡*; 梅田 享英*; 磯谷 順一*; McGuinness, L.*; et al.

no journal, , 

窒素イオン注入と熱処理によって生成した同位体濃縮ダイヤモンド単結晶中の窒素空孔発光中心(NV)のスピン特性を、共焦点顕微鏡による光学的検出磁気共鳴法を用いて詳細に測定した。スピンエコー測定の結果、電子スピンコヒーレンス時間は、イオン照射したNVとしては最長の2ミリ秒、表面付近(15ナノメートルの深さ)でも500マイクロ秒以上と非常に長いことがわかった。これらの結果は、良質な同位体濃縮結晶の結晶性と不純物スピンの低減、及び、熱処理による十分な照射損傷の回復を反映している。また、窒素分子イオン照射による近接するNVペアの作製に成功し、2つのNVスピン間の磁気的結合にも成功した。これらの単一NVのスピン特性は、室温で動作可能なナノマグネトメトリーや量子情報処理への応用が期待できる。

口頭

単一欠陥をプローブにしたダイヤモンド結晶の共焦点蛍光顕微鏡評価

小野田 忍; 阿部 浩之; 山本 卓; 大島 武; 谷口 尚*; 寺地 徳之*; Siyushev, P.*; Tran, T. H.*; Yang, S.*; Fedder, H.*; et al.

no journal, , 

ダイヤモンド中の欠陥の一つであるNV(窒素-空孔)センターは、炭素を置換した窒素と隣接位置の空孔とのペアーであり、量子ビットや磁気センサーとしての応用が期待されている。NVセンターは、電子基底状態と励起状態が三重項状態となっている。縮退している励起準位は、低温(4K)になると二つに分裂することが知られている。それぞれの準位はそれぞれが三重項状態となっているため、6つの準位を持つ。励起準位の分裂の程度は、歪みが大きくなると大きくなり、1GPaの外部圧力によって10THzの分裂が起こる。逆にいえば、励起状態の各エネルギー差を測定することで、NVセンターを取り巻く歪みの大きさを検出することが可能となる。NVセンターは光吸収係数・蛍光量子効率が高く、単一のNVセンターでさえ検出が可能という特徴があることから、本研究では、個々のNVセンターが存在する場所の歪みを、高感度かつ高空間分解能で引き出すことに取り組んだ。その結果、他の方法では得られない感度,空間分解能で、残留歪みの大きさと分布、不純物分布を得ることに成功した。

口頭

Magnetically-coupled diamond qubits by molecular nitrogen implantation

山本 卓*; Muller, C.*; McGuinness, L.*; 寺地 徳之*; Naydenov, B.*; 小野田 忍; 大島 武; 小泉 聡*; Wrachtrup, J.*; 磯谷 順一*; et al.

no journal, , 

化学気相成長(CVD)法によって作製した高品質ダイヤモンドに、低エネルギーの窒素分子イオン注入によって窒素と欠陥を導入するとともに、炭素イオン照射によって欠陥を追加で導入した。その後、高温熱処理を施すことで、窒素-空孔(NV)量子ビットを作製した。本研究から、単一のNV量子ビットについては36%の高効率で、NV量子ビットのペアについては4%の効率で作製することに成功し、従来よりも高い収率を実現することができた。また、55kHzの磁気双極子結合強さや0.6msを超える長いコヒーレンス時間を有するNV量子ビットのペアを見いだすことができた。以上のように、本研究では、量子コンピュータへの応用に欠かせない長いコヒーレンス時間を持つ2量子ビット化を実現できた。

口頭

ダイヤモンドスピン量子ビットの磁気的結合

山本 卓*; Muller, C.*; McGuinness, L.*; 寺地 徳之*; Naydenov, B.*; 小野田 忍; 大島 武; 小泉 聡*; Wrachtrup, J.*; Jelezko, F.*; et al.

no journal, , 

ダイヤモンド中の負に帯電した窒素空孔欠陥(NV)の電子スピンは、初期化・操作・読み出しを室温大気環境下で行なえるほぼ唯一の固体量子ビットである。量子コンピュータ実現のためには、多量子ビット化が重要である。2つのNVスピン間の磁気的結合や量子もつれが観測されているが、ゲート操作時間に比べて短いスピンコヒーレンス時間のために忠実度の高い量子もつれ生成の実証には至っていない。最近、我々は高純度$$^{12}$$C濃縮結晶を用いて窒素イオン照射で生成したNVにおいて最長のコヒーレンス時間(2ms)を達成した。本研究では、得られたコヒーレンス時間の長いNVを用い、ナノスケールの距離に隔てられた2つのNV量子ビット間の磁気的結合に取り組んだ。二重電子電子共鳴測定とスピンエコー測定を行うことで、作製した2量子ビットを用いて99.9%以上の高い忠実度のスピン操作できる可能性を示した。

口頭

窒素分子・炭素イオン共注入による室温ダイヤモンドスピン量子ビット

山本 卓*; Muller, C.*; McGuinness, L.*; 寺地 徳之*; Naydenov, B.*; 小野田 忍; 大島 武; 小泉 聡*; Wrachtrup, J.*; Jelezko, F.*; et al.

no journal, , 

量子ビットへの応用が期待されるダイヤモンド中の窒素-空孔欠陥(NV)センターの効率的な形成技術の確立を目指し、窒素分子(N$$_{2}$$)イオンと炭素(C)イオンの共注入を試みた。試料には$$^{12}$$Cを99.998%濃縮したガスを原料に化学気相法で作製した高品質・高純度ダイヤモンドを用い、20keVのエネルギーで$$^{15}$$N$$_{2}$$分子イオン及び$$^{12}$$Cイオンを室温で注入した。注入後に真空中で1000$$^{circ}$$C、2時間の熱処理を行った。共焦点顕微鏡を用いた光検出磁気共鳴(ODMR)評価を行いNVセンターの生成効率を評価したところ、N$$_{2}$$イオンとCイオンの共注入を行った試料は36%、比較のため作製したN$$_{2}$$イオン注入のみの試料は20%となり、共注入を行うことで生成効率が向上することが明らかとなった。また、量子ビット応用に重要となるスピン緩和時間を見積もったところ、両試料とも約0.8msであり、従来報告されている表面付近に存在するNVのスピン緩和時間に比べ長いことから、良質なNVが形成できていることも確認された。

13 件中 1件目~13件目を表示
  • 1