ダイヤモンド固体量子センサの基礎と応用および社会実装に向けた開発動向

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高感度・様々な環境下で機能可能・スケーラブルな応用が可能などの特長を有するダイヤモンド固体量子センサ。
本セミナーでは、ダイヤモンド固体量子センサの構造・原理から、計測できる物理量と動作環境、対象毎に最適なデバイス構造、研究動向、解決を狙う社会課題、生体計測・車載・産業応用、今後の展望まで、量子センサの基礎から解説いたします。

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プログラム

ダイヤモンド中のNVセンタ (窒素-空孔複合欠陥) は,光検出磁気共鳴により常温大気中でスピンを操作・検出可能である。ワイドギャップ5.27eVのほぼ中央に位置する準位にも由来して,スピンコヒーレンス時間が長いことが高感度化を可能とする。単独でナノスケールの固体量子センサとして、磁場・温度・電場等を高感度に検出可能である。一方、NVセンタを多数個集合させたアンサンブルの構造により、ミクロンスケール、さらにミリメートル以上の領域まで、スケーラブルな高感度センサを実現することができる。  本セミナーでは,NVセンタを利用したダイヤモンド固体量子センサに関し、感度向上に必要な材料,デバイス,計測方法のコア技術を説明する。さらに文科省光・量子飛躍フラグシッププログラム (Q-LEAP) JPMXS0118067395の助成より推進されている、ダイヤモンド固体量子センサの特長を活かした,生体計測から車載・産業応用までに至る社会実装の可能性を紹介する。

  1. 量子センサの基礎
  2. ダイヤモンド中のスピン量子ビットの特徴
    • NVセンタ構造
    • エネルギー準位
    • 光検出磁気共鳴 (ODMR)
  3. NVセンタが計測できる物理量と動作環境
    1. 磁場、電場、温度、圧力へのマルチモーダル性
    2. mKから600°C以上までの動作温度範囲
  4. 高感度な量子磁気センサのベンチマーク
  5. スケーラブルな応用展開
    • 対象毎に最適なデバイス構造
  6. 全世界の研究動向
  7. 官学連携による量子活用のロードマップ
  8. 固体量子センサで解決を狙う社会課題
  9. ナノスケールの応用
  10. 生体応用
  11. 車載・産業応用
  12. 今後の展望

受講料

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