2023 Fiscal Year Annual Research Report
Large-scale superconducting spintronics quantum computing circuits toward the realization of quantum supremacy
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19H05615
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
山下 太郎 東北大学, 工学研究科, 教授 (60567254)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
竹内 尚輝 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 量子・AI融合技術ビジネス開発グローバル研究センター, 主任研究員 (00746472)
田中 雅光 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (10377864)
猪股 邦宏 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 量子・AI融合技術ビジネス開発グローバル研究センター, 研究チーム長 (50525772)
宮嶋 茂之 国立研究開発法人情報通信研究機構, 未来ICT研究所神戸フロンティア研究センター, 主任研究員 (50708055)
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| Project Period (FY) |
2019-06-26 – 2024-03-31
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| Keywords | 超伝導 / 量子回路 / ジョセフソン接合 / スピントロニクス / モノリシック |
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| Outline of Annual Research Achievements |
まずπ量子ビットについては、昨年度までに磁束バイアスフリー動作実証とマイクロ秒級の優れたコヒーレンス特性（量子寿命）達成に成功したが、その性能律速の要因を解明すべく、接合のエネルギー散逸を記述する理論モデルによる定量解析を行った。その結果、理論モデルにより実験と同等の量子寿命が得られることが分かり、性能決定の要因がπ接合自体のエネルギー散逸であることを特定した。以上を含め論文投稿を完了した。並行して量子寿命の向上に必須となる絶縁層付きπ接合も開発を進めπ接合実証に成功した。量子アルゴリズムSimultaneous Quantum Messages Protocolsを実装した多量子ビット回路については評価したが実証には至らなかった。次に昨年度実証した半磁束量子（HFQ）回路について、HFQ伝搬動作と低消費電力性実証に関する論文を出版した。また4量子ビット制御回路の作製と希釈冷凍機下での動作実証にも成功し、2000量子ビット級の制御回路への拡張性を示した。並行して、100 k量子ビット級の拡張性を有する交流断熱駆動型の新規多量子ビット制御回路も検討し、要素回路実証に成功した。そしてモノリシック回路については、最近接結合型の4つのπ量子ビットを1ユニット（全20ユニット）とし、実証した4量子ビット制御回路により駆動される80量子ビットモノリシック回路の作製に成功し、0.7μWという超低消費電力性と高周波配線の大幅削減を示した。大規模モノリシック回路の構成要素となる、制御回路とπ量子ビットのモノリシック回路を作製・評価し、磁束バイアスフリー動作、制御回路からの磁束量子パルスによる量子状態制御、そして量子ビット単体と同等の1.4マイクロ秒の優れた量子寿命の達成に成功した。以上により、低消費電力・配線数低減・高コヒーレンス・高非調和性を全て備えたモノリシック量子回路の創出を達成した。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(42 results)
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[Presentation] Design, fabrication, and measurement of capacitively-shunted π-flux qubit controlled by monolithically-integrated SFQ circuit2023
Author(s)
Duong Pham, Tomoharu Ueda, Shigeyuki Miyajima, Hirotaka Terai, Kunihiro Inomata, Masamitsu Tanaka, Akira Fujimaki, and Taro Yamashita
Organizer
Joint workshop of QCCC2023, SSV2023, and IWSQMD2023
Int'l Joint Research
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[Presentation] Characterization of a Josephson Traveling-Wave Parametric Amplifier with an AlOx Dielectric for Capacitors2023
Author(s)
T. Yamada, Y. Urade, T. Ishikawa, M. Tsujimoto, G. Fujii, S. Nagasawa, Y. Nakashima, W. Mizubayashi, and K. Inomata
Organizer
Joint workshop of QCCC2023, SSV2023, and IWSQMD2023
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