量子コンピューティングのためのシュタルクアトムチップの設計・加工に関する研究

量子计算斯塔克原子芯片的设计与制造研究

• 批准号: 06J11292
• 负责人: 長藤 圭介
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06J11292/
• 关键词: レーザー冷却; 量子コンピューティング; シュタルクアトムチップ; 電場トラップ; MEMSプロセス; 要求機能; 設計; 磁場チップ; フォトリソグラフィ; サファイア基板; ダブルマスクプロセス; 光ファイバガイド; シリコンフォトダイオードアレイ; 電場トランスファ; ジョンソンノイズ; 磁場ローディング

今年度は,トラップサイトを複数有するアトムチップの加工とそれを用いたレーザー冷却原子のトラップ実証を目標として進めた.複数のトラップサイトを持つことで,隣同士の原子で量子エンタングルメントの可能性がある.この実証のためにトラップ電極間隔10μm,トラップサイト数を19とした.実験手順は下記の通りである. (1)チップ上空でレーザー冷却,(2)レーザーピンセットでチップ上空1mmに輸送,(3)磁場チップを用いてシュタルク電極内へ輸送,(4)シュタルクトラップ,(5)チップ裏面から高NAで原子を観察する.この手順を満たすために要求機能を抽出した.FR1:シュタルク電極の裏を光学的にフリーにする,FR2:チップ上空20mmの位置にレーザー冷却可能なチップサイズであること,FR3:シュタルク電極に安定にプローブ光を照射できること,FR4:電極加工精度の4つである.この要求機能を満たすための高精度に加工するために,SOI(Silicon-on-insulator)を基板としたMEMSプロセスを用いた.裏面エッチングにより電極下をフリーにする(FR1),チップ幅は18mm(FR2),シュタルク電極の横に光ファイバを設置し先端から遷移波長のレーザーを照射する(FR3),EBリソグラフィとDeep-RIEを用いる(FR4).FR4については,FEMによる電場計算と粒子シミュレーションにより,加工精度2%未満にする必要があることが分かった.以上の設計方法により実際に加工し,磁場チップと一緒に組み立て,真空チェックを行った.光ファイバからレーザーを照射し,電極の端で散乱したノイズをEB-CCDで検討した.

This year, the number of cooling atoms is increasing. The possibility of quantum quantum separation of atoms in the vicinity of a complex number of atoms is discussed. The electrode spacing is 10μm, and the number of electrodes is 19 μm.実験手顺は下记の通りである. (1)(2) Transport at 1mm above ground level;(3) Transport within electrodes using magnetic field;(4) Transport within electrodes;(5) Atomic detection within electrodes with high NA. FR1: The electrode is in the optical position, FR2: The position 20mm above the electrode is in the cooling position, FR3: The electrode is in the stable position, FR4: The electrode processing accuracy is 4 mm This requires high precision machining,SOI(Silicon-on-insulator) and MEMS applications. The inner surface of the electrode is below the electrode, and the width of the electrode is 18mm(FR1). The horizontal light of the electrode is set to the top of the electrode, and the wavelength of the shift is irradiated (FR3). The EB is used for the deep RIE (FR4). FR4 is used for the electric field calculation and particle calculation. The machining accuracy is 2%. The above design method is used for processing, magnetic field, vacuum and so on. The electrode ends are scattered when the light beam is irradiated, and the EB-CCD is detected.

项目成果

Rapid and Localized Synthesis of Single-Walled Carbon Nanotubes on Flat Surface by Laser-Assisted Chemical Vapor Deposition

• DOI: 10.1143/jjap.46.l333
• 发表时间: 2007-03
• 期刊: Japanese Journal of Applied Physics
• 影响因子: 1.5
• 作者: K. Kasuya;K. Nagato;Yusuke Jin;H. Morii;T. Ooi;M. Nakao

Study of gas cluster ion beam planarization for discrete track magnetic disks

离散磁道磁盘气体团簇离子束平坦化研究

• 发表时间: 2008
• 期刊: IEEE Trans. Magn. 44
• 作者: K. Nagato;H. Tani;Y. Sakane;N. Toyoda;I. Yamada;M. Nakao;T. Hamaguchi
• 通讯作者: T. Hamaguchi

Self-Unbalance-Correction Technique for Production of Precision High-Speed Rotors

精密高速转子生产的自不平衡校正技术

• 发表时间: 2007
• 作者: K.Nagato;H.Hamaguchi;T.Ide;N.Ohno;K.Tsuchiya;M.Nakao
• 通讯作者: M.Nakao

Single-pass severe plastic forming of ultrafine-grained plain carbon steel

• DOI: 10.1016/j.msea.2007.06.039
• 发表时间: 2008-04
• 期刊: Materials Science and Engineering A-structural Materials Properties Microstructure and Processing
• 影响因子: 6.4
• 作者: K. Nagato;S. Sugiyama;A. Yanagida;J. Yanagimoto

Design and prototyping of Stark atom chip for electric trapping of laser-cooled atoms

用于激光冷却原子电捕获的斯塔克原子芯片的设计和原型制作

• 发表时间: 2006
• 期刊: Precision Engineering 30
• 作者: Keisuke Nagato;et al.
• 通讯作者: et al.