【プレスリリース】メカニカル振動子による核スピン制御

2018.10.18

NTT物性科学基礎研究所 山口 浩司

原子核の自転運動に相当する核スピンは、磁場中に置かれると固有の歳差運動をします。この歳差運動は核磁気共鳴法において広く利用されていますが、最近では量子情報を記録する量子メモリや磁場に敏感である性質を利用した磁場センサなど、量子技術においても注目されています。今回、核磁気共鳴の周波数が固体中のひずみに対して敏感に変化するという性質を利用し、微細なメカニカル振動子を用いて核スピンを制御することに成功しました。作製した振動子は両もち梁と呼ばれる構造を有し、圧電半導体であるGaAsとAlGaAsの接合構造を微細加工することにより作製しました。圧電効果を用いてこの構造を電気的に振動させることにより、梁構造の根元の部分に周期的なひずみを発生させ、その領域の核スピンの振る舞いを変化させることができます。実験では、周期ひずみによる磁気共鳴周波数の変調に成功した他、梁構造の振動周波数だけずれたところに共鳴ピークが現れるサイドバンド共鳴と呼ばれる新しい核磁気共鳴現象の観測に成功しました。観測した実験結果は理論計算の結果とよく一致していることから、振動子によって発生させたひずみによる効果であることが実証されました。

原論文情報
Yuma Okazaki, Imran Mahboob, Koji Onomitsu, Satoshi Sasaki, Shuji Nakamura, Nobu-Hisa Kaneko, and Hiroshi Yamaguchi, Nature Commun. 9, 2993 (2018)