Optical observation of nuclear spin states of a single ion

单个离子核自旋态的光学观察

• 批准号: 23350004
• 负责人: MATSUSHITA Michio
• 金额: $ 6.24万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011-11-18 至 2014-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-23350004/
• 关键词: 希土類イオン; 単一イオン検出; プラセオジウム; 固体; 低温; 単一分子分光; 核スピン; 量子ビット; 量子エレクトロニクス; 量子状態

Nuclear spin of rare-earth (RE) ion doped in an inorganic crystal is a solid-state system useful for processing quantum information. In order to utilize RE ions to build an integrated system of an individual spin qubits, the nuclear spins must be individually detected and controlled. However, only a few experiments were successful in resolving nuclear spin states of single RE ion in solid. The major obstacles in photo-luminescence detection of a single ion with a microscopic setup are weak emission of the ion and background emission from the whole crystal. One of the solutions is to use a crystal smaller than the focal volume. Here we took a different approach to develop a single-component aspheric reflecting objective. Owing to a larger solid-angle of a smaller focal volume, the SN ratio improved to a single-ion level.

稀土离子在无机晶体中的核自旋是一种可用于处理量子信息的固态系统。为了利用稀土离子构建单个自旋量子比特的集成系统，必须单独检测和控制核自旋。然而，只有少数实验成功地解决了固体中单个稀土离子的核自旋态。在光致发光检测的一个单一的离子与微观设置的主要障碍是弱发射的离子和整个晶体的背景发射。解决方案之一是使用小于焦体积的晶体。在这里，我们采取了一种不同的方法来开发一个单一的组件非球面反射物镜。由于更小的聚焦体积具有更大的立体角，信噪比提高到单离子水平。

项目成果

温度数ケルビンのタンパク質1分子分光装置の機械的安定性の評価

蛋白质单分子光谱仪在几个开尔文温度下的机械稳定性评价

• 发表时间: 2011
• 作者: 藤原正規;平野充遙;渡辺正勝;伊関峰生;藤芳暁;松下道雄
• 通讯作者: 松下道雄

固体中の単一核スピンの光観測に向けたPr3+の一イオン分光

Pr3+ 单离子光谱用于固体中单核自旋的光学观察

• 发表时间: 2013
• 作者: Heev Ayade;Irwin Zaid;山本匠;豊田聖啓;Peijuan Zhang;Julia Yeomans;水野大介;T.Ito;中村一平・藤芳暁・松下道雄
• 通讯作者: 中村一平・藤芳暁・松下道雄

温度数Kにおける色素1分子の3次元イメージング

几 K 温度下单个染料分子的 3D 成像

• 发表时间: 2013
• 作者: R.Okazaki;et al;丸尾美奈子・稲川博敬・松下道雄・藤芳暁
• 通讯作者: 丸尾美奈子・稲川博敬・松下道雄・藤芳暁

温度1.5 Kのタンパク質1分子イメージング装置の機械的安定性評価と向上

1.5 K温度下蛋白质单分子成像装置的机械稳定性评价及改进

• 发表时间: 2013
• 作者: T.Kanazawa;T.Ito;S.Hamaguchi;水野大介;本多 剛，石川剛志，廣野哲朗，高木秀雄;中村一平・吉弘達矢・稲川博敬・藤芳暁・松下道雄;T.Ito;本多 剛，谷川 亘，廣野哲朗，石川剛志;若尾佳佑・濱田裕紀・日野原拓也・松下道雄・藤芳暁
• 通讯作者: 若尾佳佑・濱田裕紀・日野原拓也・松下道雄・藤芳暁

Single-protein study of photoresistance of pigment-protein complex in lipid bilayer

脂质双层色素蛋白复合物光抗性的单蛋白研究

• DOI: 10.1016/j.cplett.2011.06.019
• 发表时间: 2011
• 期刊: Chem.Phys.Lett.
• 作者: A D.Uchiyama;H.Hoshino;K.Otomo;T.Kato;K.Onda;A.Watanabe;H.Oikawa;S.Fujiyoshi;M.Matsushita,_M.Nango;N.Watanabe;A.Sumino,_T.Dewa
• 通讯作者: A.Sumino,_T.Dewa