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公開番号2025103745
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-09
出願番号2023221355
出願日2023-12-27
発明の名称光検出器
出願人パナソニックIPマネジメント株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類G01N 21/63 20060101AFI20250702BHJP(測定;試験)
要約【課題】光励起により発光する原子およびイオンに対し、発光を検出するアバランシェフォトダイオードを有する光検出器であって、検出によって生じる信号を積算し、光励起と概同期して検出する光検出器を提供する。
【解決手段】光励起により発光する原子およびイオンに対し、発光を検出するアバランシェフォトダイオード111を有する光検出器100は、検出によって生じる信号を積算し、原子およびイオンが発光するタイミングにおいて光励起と同期して検出を行う。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
光励起により発光する原子およびイオンに対し、前記発光を検出するアバランシェフォトダイオードを有する光検出器であって、
前記検出によって生じる信号を積算し、
原子およびイオンが発光するタイミングにおいて前記光励起と同期して前記検出を行うことを特徴とする光検出器。
続きを表示（約 190 文字）【請求項２】
前記光励起による発光期間と非発光期間それぞれで前記アバランシェフォトダイオードを動作させることを特徴とする請求項１記載の光検出器。
【請求項３】
前記光励起による発光の検出確率と非発光期間での検出確率から、前記検出によって生じる信号の積算回数と検出回数の設定を行う測定条件設定部を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の光検出器。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、光励起により発光する原子およびイオンを検出する光検出器に関するものである。本発明の光検出器は、特に、検出する光が光子（フォトン）として計測可能な極微弱光検出や、外乱光検出（ノイズ）に対して原子およびイオンの発光検出（信号）の比（Ｓ／Ｎ比）が低い場合に適している。
続きを表示（約 1,300 文字）【背景技術】
【０００２】
量子コンピュータは量子重ね合わせや量子もつれといった量子力学の現象を利用して情報処理が行われる計算機である。量子情報の最小単位である量子ビット（ｑ－ｂｉｔ）は原子やイオンなどの重ね合わせ状態により作られ、その状態の正確な計測は量子コンピュータ開発において重要である。原子やイオンの重ね合わせ状態は、原子やイオンをレーザーでトラップし、その原子やイオンに対し、レーザーを照射し、その光励起による発光を計測することで判断する。しかし、測定系において、原子やイオンをトラップするレーザー光やその他の環境光などの外乱光が存在し、光学フィルター等では完全に遮断することが困難である。
【０００３】
特許文献１には、外乱光による影響を抑えて光励起による発光を高精度に測定する手法として、外乱光が入射していると判定された受光素子の動作を停止する方法が示されている。
【０００４】
特許文献２には、外乱光を含んだ状態で原子やイオンを検出し、過去の検出結果に基づいて、検出結果を推定し、存在確率分布および検出光確率分布から検出結果を確定する手法が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特許第６７６４５２９号公報
特許第７３１０５８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に開示された技術では、原子やイオンの発光に対して、外乱光が強い場合、受光素子の動作が停止する頻度が高く、重ね合わせ状態を即時計測することが求められる量子コンピュータへの適用は難しい。
【０００７】
また、特許文献２開示された技術では、測定対象である原子やイオンの状態は個々に異なるため、特許文献２に記載があるような過去の検出結果からの推定はできない。
【０００８】
量子コンピュータへの適用を考えた場合、原子やイオンの重ね合わせ状態測定は、速く、正確に計測することが求められる。しかし、原子やイオンの発光に対して測定上必要な原子やイオンのトラップ用レーザー光やその他の環境光などの外乱光の影響は無視できるほど小さくなく、ノイズとなる外乱光が存在する中、原子やイオンからの発光（信号）を検出する必要があり、検出した光が信号起因である確からしさが高い条件での測定が必要となる。
【０００９】
そこで、本発明では、光励起により発光する原子およびイオンに対し、発光を検出するアバランシェフォトダイオードを有する光検出器であって、検出によって生じる信号を積算する機能を有し、光励起と概同期して検出する光検出器を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の光検出器は、光励起による発光期間と非発光期間それぞれでアバランシェフォトダイオードを動作させることを特徴とする。励起による発光の検出確率と非発光期間での検出確率から、検出によって生じる信号の積算回数と検出回数の設定を行う測定条件設定部を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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