超伝導人工原子を用いた量子メモリーの研究

【NTT実験グループ】量子メモリーの候補として、高Q共振器中のマイクロ波光子、超伝導接合中の量子二準位系(TLS)、測定回路の無い超伝導量子ビット,結晶中のスピン等々を実験を含め検討した。コヒーレンス特性、結合エネルギー、拡張可能性 等から、ダイヤモンド結晶中のNVスピンアンサンブルが最も有望と判断し、超伝導人工原子との実験に用いるダイヤモンド結晶の準備を開始した。

・予定どおりマイルストーン【A-1】:(共振器中の光子寿命)>(マイクロ秒)を達成したが、JBA測定回路と組み合わせた超伝導人工原子寿命の改良は容易ではなく地道に一つ一つ可能性を検討している状況。

・デコヒーレンスの主因と考えられているTLSの少ない超伝導材料で超伝導人工原子を作製するための接合作製手法、基板と超伝導物質の組合せ に関する情報収集と調査検討を行なった。

・トンネルエネルギー可変型の磁束量子ビット作製に成功した(Appl. Phys. Lett. 97,102503(2010))。今後、この新型の人工原子デバイスを用いて量子メモリーとの結合の実験に本格的に着手する予定。

【NII理論グループ】超伝導磁束量子ビットとマイクロ波を中心に、他の物理系も含めた合成系について理論的にモデル化し、数値解析を行った。この数値解析と実験データと比較することで、相互作用の形を評価し、系の量子的な振る舞いを検討した。

量子ビット系と光学系とを併せて解析するために、擬確率分布関数を用いた合成系の新しい理論的表現を検討した。高次元系では量子性の評価が難しため、エンタングルメントと純粋度の評価への応用について議論し、指標としての定性的な結果が得られた。測定実験の簡略化には至っていないが、比較的簡単計算可能な指標となれば実験結果の評価にも大変有用である。