量子スピン液体候補の光学的調査とオックスフォード・インストゥルメンツのアンドールによる量子増強光学センシングのウェビナーに先立ち、オークリッジ国立研究所のYun-Yi Pai博士にインタビューしました。彼は2020年にピッツバーグ大学で、superconductivity of strontium titanate in reduced dimensionsについて物理学の博士号を取得しています。その後、オークリッジ国立研究所で博士研究員として、光や輸送を測定する量子材料や、スクイーズド光による量子増強センシングに向けた装置の研究を行っています。

オックスフォード・インストゥルメンツ・ナノサイエンスの装置を用いて実験して何年になりますか？

私はオックスフォード・インストゥルメンツの長年の顧客であると言えます。2013年から、私はアサイラムのMFP-3Dを使用して800時間以上測定し、さらにアサイラム・リサーチ部門のCypherを使用していました。私が最初に使用したオックスフォード・インストゥルメンツ・ナノサイエンスの装置は、Mercury iPSでした。これは2014年に遡りますので、オックスフォード・インストゥルメンツグループの顧客として9年、特にナノサイエンスは8年ということになりますね。

現在使用しているシステムを教えてください。

現在、私たちはオックスフォード・インストゥルメンツの2つの装置を使用しています。オックスフォード・インストゥルメンツ・ナノサイエンスのTritonと14Tマグネット、アンドールのカメラと分光器Kymeraです。

オークリッジ国立研究所で行っている仕事について、できるだけ詳しく教えてください。

ご想像の通り、ほとんどが進行中の研究プロジェクトであることを考えると、お伝えできる詳細にはいくらか限りがあります。しかし、より広い意味では、薄膜やデバイスの輸送特性や量子輸送、超伝導ナノワイヤー単一光検出器（ジッター、Sパラメータなど）など、幅広いプロジェクトがあることをお伝えできます。

また、量子スピン液体候補などの物質に対する（電界依存）ラマンや、スクイーズド光を用いた（計測）量子拡張センシングにも取り組んでいます。

私たちの装置は、あなたの仕事にどのような形で役立ち、あるいは可能にしてきたのでしょうか？

私たちが使っているオックスフォード・インストゥルメンツのTritonは、非常に信頼性が高いと言わざるを得ません。長年使ってきた他の希釈冷凍機と比較しても、Tritonはほとんどトラブルがありません。

これまでの研究で、関連する最近の研究成果があれば教えてください。

昨年度のプロジェクト「Multifunctional Superconducting Nanowire Quantum Sensors」において、超伝導ナノワイヤー単一光子検出器（SNSPD）が磁場や温度のセンサーとして使用できることを実証し、Physical Review Applied誌に掲載されました。これは、SNSPDの広い光バンド応答（一般に光通信に見られる）、短いデッドタイムと低いタイミング不確かさ（一般に数十ピコ秒）、ほぼ単一量子効率のため、通常単一光子検出に使用されるSNSPDの従来にない使用例です。

さらに最近では、Advanced Quantum Technologies誌に「Magneto-Optical Sensing Beyond the Shot Noise Limit」と題する理論論文を発表し、2モードのスクイーズド光（光の非古典的状態の1つ）を用いて、対象となる汎用物質の磁気光学ベースの計測を行いました。スクイーズド光の量子性を利用することで、同じ光パワーでより高い感度を得ることができることを示しました。このことは、例えば、試料の損傷を避ける場合や、希釈冷凍機の中で冷却力が制限されている場合などに有用です。

現在進行中のプロジェクトはありますか？

私たちは、”振動-軌道相互作用によって誘起されるフォノンキラリティ (https://arxiv.org/abs/2203.13361)”の最近の結果に非常に興奮しています。

他に付け加えることはありますか？

オックスフォード・インストゥルメンツ・ナノサイエンスのチーム、Nick Dent, Xin Zhang, Dave March, アンドールのAdam Wise,  アサイラム・リサーチのMike Holmstrom に感謝します。また、装置へのアクセスを許可してくれたORNLのZac Wardに感謝します。

Yun-Yi博士が使用しているのはオックスフォード・インストゥルメンツ・ナノサイエンス製のTritonですが、現在販売中の希釈冷凍機ProteoxはTritonシステムの成功と品質の上に成り立っており、私たちの次世代希釈冷凍機と言えます。Yun-Yi博士によるオックスフォード・インストゥルメンツ・アンドールのウェビナーは、2022年6月28日に開催されました： https://register.gotowebinar.c...