異種基板上成長のダイヤモンド結晶量子センサを開発―産総研、EV電池モニタ向け高精度計測を実証―

本研究では、異種（非ダイヤモンド）基板上にヘテロエピ成長技術を用いて、量子品質のダイヤモンド結晶層を形成することに成功した。これにより、従来の製造法で制約されていた基板サイズの課題を克服し、10 mm径以上の大面積結晶基板が得られた。さらに、ダイヤモンド結晶中のNVセンタにおけるコヒーレンス時間（T2）が20 μs以上を達成し、量子センサ応用が可能な品質であることを示した。

量子センサとしては、作製したダイヤモンド結晶基板を2 mm角に加工し、光ファイバー先端に実装、さらに精密アラインメント機構を備えたセンサホルダを開発した。これにより、測定対象上下にペア配置して差動動作させ、磁気シールドなしでも20 nT/√Hz以上の磁気感度を実現した。また、EV搭載電池モニタに必要とされる雑音耐性と高精度（10 mA）電流計測を実証した。

今後は、文科省 光・量子飛躍フラッグシッププログラム（Q-LEAP）「固体量子センサの高度制御による革新的センサシステムの創出」にて、さらに医療応用としては大型のシールド設備や冷凍機無しに適用可能なこと、エネルギーデバイス応用では自動車等の車両に搭載可能にすることを目指し、社会実装を推進する。またQST／SIP連携により発足した固体量子センサコンソーシアムにより、参加企業への技術普及を加速。