超伝導検出器と単一磁束量子回路を用いた生体高分子用高分解能質量分析システムの研究

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本研究では、超伝導高感度粒子検出器と超伝導高精度時間測定回路を組み合わせた高精度質量分析システムの構築を目的としている。前年度に引き続き、両超伝導回路を用いた分析システムの構築と評価に取り組んだ。本実験では分析対象の分子が一度の測定に連続的に検出されるが、時間測定回路のバッファ容量の不足により検出データの読み飛ばしが確認された。超伝導論理回路の動作には一定の直流電流の供給が必要であり、この供給量は回路規模に比例する。供給電流量の増大は、超伝導回路を実装した冷凍機内の配線内における消費電力を増大させ、超伝導回路の冷却は困難となる。このため、単純にバッファ容量を増大させることはできない。また、バッファ容量の問題に留まらず、今後の大規模超伝導論理回路の冷凍機内動作のためには低電流化技術の研究は必要不可欠である。そのため、前年度より直列バイアス技術と呼ばれる低電流化技術の研究を進めている。本技術の適用により、超伝導高精度時間測定回路のバッファ容量を四倍に増大させつつ、未適用時と比較して約7割の低電流化に成功した。本成果については、応用超伝導に関する国際会議であるApplied Superconductivity Conference (ASC) 2016にて口頭発表し、その内容をまとめた論文はIEEE Trans. Appl. Supercond., vol.27にて掲載予定である。また、本論文の前刷りは、Superconductivity News Forum (SNF) におけるコンテストにて入賞した。