室温で動作する電子スピンの多量子ビットの実現

室温下运行的多量子位电子自旋的实现

• 批准号: 21H04646
• 负责人: 小野田 忍
• 金额: $ 26.87万
• 依托单位: National Institutes for Quantum Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-02-01 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H04646/
• 关键词: NVセンター; ダイヤモンド; 量子ビット; エンタングルメント; 多量子ビット; イオン注入

ダイヤモンド中の負電荷の窒素(N)空孔(V)は、量子コンピュータや量子暗号・通信のための「室温動作」の固体量子情報素子として期待できる。しかし、実現の鍵となるNVの多量子ビット化は、電子スピン同士が相互作用でき得る距離(～10nm程度)に優れた電子スピン特性のNVを集積することの困難さから、研究例が限られている。研究代表者らは、2019年になり、アデニンをイオン源とする有機化合物を用いて、約10年振りに2量子ビットから3量子ビットへ拡張することに成功した。本年度までに開発してきた有機化合物ビームについて、アデニンでは5個のN原子、フタロシアニンでは8個のN原子を注入できるようになった。本年度は、フタロシアニンイオンビーム注入と熱処理によって最大で5個のNVを含む蛍光点を形成することに成功した。

金刚石中带负电的氮 (N) 空位 (V) 有望成为用于量子计算机、量子密码学和通信的室温固态量子信息器件。然而，由于难以在电子自旋可以相互作用的距离（约10 nm）处集成具有优异电子自旋特性的NV，因此对实现关键的多量子位NV的研究受到限制。 2019 年，研究人员使用一种以腺嘌呤作为离子源的有机化合物，在大约 10 年来首次成功地将两个量子位扩展到三个量子位。关于今年迄今为止开发的有机化合物束，已经可以注入5个N原子用于腺嘌呤和8个N原子用于酞菁。今年，我们通过酞菁离子束注入和热处理成功形成了含有多达五个NV的荧光点。

项目成果

Nano-NMR technique based on NV center in diamond

基于金刚石NV中心的纳米核磁共振技术

• 发表时间: 2022
• 作者: 小野田忍;磯谷順一
• 通讯作者: 磯谷順一

ダイヤモンド中に量子コンピュータを作る取り組み

努力用钻石制造量子计算机

• 发表时间: 2022
• 作者: 小野田忍

Nano-NMR technique based on NV center in diamond

基于金刚石NV中心的纳米核磁共振技术

• 发表时间: 2022
• 作者: 小野田忍;磯谷順一
• 通讯作者: 磯谷順一

フタロシアニンイオンビーム注入によるダイヤモンド中へのMultiple-NVセンターの形成と観測

酞菁离子束注入金刚石中多NV中心的形成与观察

• 发表时间: 2022
• 作者: 木村晃介;加田渉;花泉修;小野田忍;山田圭介;大島武;寺地徳之;磯谷順一
• 通讯作者: 磯谷順一

h-BN被覆による水素終端下・単一ダイヤモンドNV中心のスピン操作

h-BN 涂层氢终止下单金刚石 NV 中心的自旋操纵

• 发表时间: 2023
• 作者: 蔭浦泰資;笹間陽介;寺地徳之;渡邊賢司;谷口尚;山田圭介;小野田忍;山口尚秀
• 通讯作者: 山口尚秀