京大ら,ダイヤモンド量子センサーの感度を拡大

京都大学と産業技術総合研究所は,新たな独自アルゴリズムを用い,リンドープn型ダイヤモンド中のNV中心量子センサーにおいて,測定可能な磁場の範囲を決めるダイナミックレンジを,これまでのものより2桁以上広げることに成功した(ニュースリリース)。

NV中心は,室温で1個(単一)のNV中心が有するスピンを観測でき,さらに他材料に比べ,室温でも際立って長いスピンコヒーレンス時間 (T2)を有することから,高感度な量子センサーとしての応用が期待されているが,従来の量子センサーでは,高感度化とダイナミックレンジを広げることを両立することに難点があった。

今回,パルス間隔の異なるパルス系列を組み合わせ,それをベイズ推定によるアルゴリズムにより最適化することにより,高い感度を維持しつつ,室温における単一NV中心において7桁程度のダイナミックレンジを実現した。これは単一NV中心の低温(8K)における最高報告値より2桁も広い値だという。

また,パルス間隔の異なるパルス系列を組み合わせた研究では,測定時間に対する感度の依存性が古典での限界を超えるようにも見られる結果も報告され,学術的に関心が持たれていたが,今回研究グループは,この現象についてもシミュレーションにより現象の解明を行ない,感度の依存性について示した。

今回の単一NV中心を用いた結果を踏まえると,NV中心の数を増やした集団の計測では高感度化により更なる広いダイナミックレンジを実現できるとする。

他の超伝導量子干渉計や光ポンピング磁力計などの超高感度センサーの中には,ダイナミックレンジが非常に狭いセンサーもある。今回考案した手法はパルス手法を用いた他の量子センサーにも適用できるので,量子センサーの計測範囲を,感度を維持しつつ広げた今回の成果は,量子センサーの応用環境を広げる成果として期待されるという。

また,測定対象物との間の相互作用の大きさは距離に大きく依存するため,今回の成果は測定空間の領域を広げることにもつながると期待されるとしている。

キーワード:

関連記事

  • 本研究での推定対象である光共振器

    理研と東大など、光の量子状態スムージングを実証 推定精度を向上

    理化学研究所と東京大学などの国際共同研究グループは、ある時点以前と以後の観測記録を組み合わせ、光の量子状態の変化を推定する「量子状態スムージング」を実証した(ニュースリリース)。従来手法に比べ、光の量子状態をより正確に推…

    2026.11.02
  • 量子のイメージ

    量子コンピューターの最前線を解説 Photonics Innovation 2026 プレイベントを開催

    オプトロニクス社は、11月4日(水)16時~17時、法政大学 情報科学部教授の川畑史郎氏を講師に迎え、無料ウェビナー「量子コンピュータの最先端とビジネス展望:誤り耐性量子コンピュータの時代へ」を開催する。本ウェビナーは1…

    2026.10.29
  • 核融合・光電融合・量子・宇宙、次世代成長市場の技術が集結 Photonics Innovation 2026開催

    次世代エネルギーとして期待される核融合、AIインフラの進化を支える光電融合、実用化に向けた開発が進む量子コンピューター、そして民間企業の参入が相次ぐ宇宙ビジネス。いずれも将来の成長市場として投資家の関心を集める分野であり…

    2026.10.28
  • 富士通、米ニューメキシコ州と量子コンピューティング研究センター拠点を設立へ 

    富士通は、量子コンピューティング研究センターの設立に向けて米ニューメキシコ州と協業を開始したと発表した(ニュースリリース)。量子コンピューティング分野のハードウェア、ソフトウェア、アルゴリズム、理論にわたる先端研究を進め…

    2026.10.09
  • 中華電信と富士通、1FINITY、台湾のAPN拡大と量子技術活用で協業

    台湾の中華電信、富士通、1FINITYは、台湾におけるオールフォトニクス・ネットワーク(APN)の活用範囲のさらなる拡大と、量子技術の活用に向けた共同検討を目的に、2年間の戦略的パートナーシップに合意した(ニュースリリー…

    2026.07.24

新着ニュース

人気記事

編集部おすすめ

  • オプトキャリア