毎年秋に開催されている日本物理学会では、大会における若手（正会員のうちの大学院生または学生会員）の優秀な発表を奨励し大会をより活性化するため、「学生優秀発表賞（素粒子実験領域）」が2020年度より設けられました。
本センターでは、各研究室所属の修士課程・博士課程の大学院生20名以上が毎回参加し、ATLAS実験・MEG実験・ILC実験・量子AI等での最新の研究成果をプレゼン資料に纏めて、素粒子実験領域の全研究者の前で発表しています。
このたび、寺師研究室博士課程2年の渡邉香凛氏は、DarQ実験における超伝導量子ビットを用いた暗黒物質探索の最新成果を発表し、学生優秀発表賞を受賞しました。

対象発表

DarQ-Direct：超伝導量子ビット直接励起を用いたダークフォトン・ダークマター探索　発表資料

受賞に繋がった研究内容

暗黒物質の正体解明は現代物理学における重要課題の一つです。量子ハードウェア開発と基礎物理への応用に向けて、複数の大学・研究機関が連携して新たに結成した共同研究グループ DarQ Collaborationでは、超伝導量子ビットを用いた暗黒物質探索を進めており、私はその中で、超伝導量子ビットの直接励起を利用した新たな探索手法の実装に取り組んでいます。
本大会では、探索感度の向上に向けた銅製マイクロ波共振器の性能改善について発表しました。具体的には、銅キャビティにアニールと呼ばれる高温熱処理を施すことで、エネルギー損失の小ささを表す指標である内部Q値を約5倍に向上させました。さらに、量子ビットを搭載した状態でも共振器の性能向上を確認し、従来と比較して期待信号を最大約10倍に高められる見通しを得ました。
これらの成果により、今後の手法実装及び暗黒物質探索に向けた重要な進展を示すことができたと考えています。

感想と今後の抱負

このたびは学生優秀発表賞をいただき、大変光栄に思います。本研究は多くの方々のご協力により実現したものであり、共同研究者である福山寛教授（東京大学低温科学研究センター）並びにDarQ Collaborationの皆さまをはじめ、支えてくださったすべての方々に心より感謝申し上げます。また、発表を聴いてくださった皆さま、審査に携わってくださった皆さまにも御礼申し上げます。
今後は性能を改善した銅キャビティを用い、本探索に向けた実験セットアップの最終調整を行います。超伝導量子ビットを活用した新しい探索手法を確立し、暗黒物質の正体解明に貢献できるよう、引き続き研究に励みます。

関連リンク

日本物理学会学生優秀発表賞（関連サイト）