画期的な発展に量子コンピューティングが発展することがある

Tsukuba大学の研究者は、量子スピンロック信号を強化し、ダイヤモンドの窒素空席中心の無線周波数イメージングのためのマイクロメーター空間分解能を達成しました。 この作業は、より正確な材料特性、医療診断や量子コンピュータにつながることができます。 クレジット：筑波大学

筑波大学（University of Tsukuba）の研究者は、高周波を使用して、ダイヤモンドの「スピンロック」の欠陥を記録的な解像度でイメージし材料特性評価および量子コンピューティングの発展につながることができます。

筑波大学物理学部科学者たちは、ダイヤモンドの窒素欠損の無線周波数イメージングを実行するときに、解像度を大幅に向上させるために「スピンロック」と呼ばれる量子効果を使用していました。 この作業は、より速く、より正確な物質の分析と実用的な量子コンピュータへの道につながることができます。

窒素欠損（NV）の中心は、量子コンピュータでの潜在的な使用のために、長い間研究されてきました。 NV中心はダイヤモンド格子の欠陥種類別に、2つの隣接炭素原子、窒素原子と空隙に置き換えられました。 これは光子を放出する可能性がスピン状態に応じて変化するため、無線周波数を使用して検出することができるペアを成すない電子を配置します。 しかし、従来の無線周波数の技術を使用した電波を検出の空間分解能は、最適に及ばんでした。

今筑波大学の研究者は、「スピンロック（spin-locking）」と呼ばれる技術を使用して、解像度を限界まで引き上げました。 マイクロ波パルスは、電子のスピンを上下両者のネストに同時に入れるために使用されます。 その後、駆動電磁界が揺れるコマのように回転方向を激しく動かしています。 最終的な結果は、ランダムノイズから保護され検出装置に強力に結合された電子スピンです。 第1著者であるShintaro Nomura教授は「スピンロックは、電磁界画像の高精度と感度を保証します。 使用されたダイヤモンドサンプルのNV中心密度が高いため、生成された一連の信号は、この方法で簡単に捕捉することができました。 これは、マイクロメートルスケールでNVセンターの収集検出を可能にしました。 Nomura教授は「RFイメージングで得た空間分解能は同じような従来の方法よりもはるかに優れており、私たちが使用した光学顕微鏡の分解能によってのみ制限されました。」と言いました。

このプロジェクトで実証されたアプローチは、様々な応用分野に適用することができます。 例えば極性分子、高分子、およびタンパク質の特性と材料の特性などです。 例えば、心臓の自己造影を実行するための新しい方法のような医療応用分野でも使用することができます。

参照：2021年7月9日Shintaro Nomura、Koki Kaida、Hideyuki WatanabeとSatoshi Kashiwayaの「窒素空席スピンセンサーを使用したスピンロックによる近距離無線周波数イメージング “、 日本の応用物理学ジャーナル。
DOI：10.1063 / 5.0052161

作品は発表 応用物理学ジャーナル 「窒素 – 空白スピンセンサーを使用したスピンロックによる近距離無線周波数イメージング」に選ば 特集記事。

この作業は、292科学振興のための日本学会の科学研究補助金（Nos。JP18H04283、291 JP18H01243、JP18K18726とJP21H01009）によって部分的にサポートしました。