2021 Fiscal Year Annual Research Report
Application of variable boundary condition in waveguide quantum electrodynamics
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19K03684
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| Research Institution | Tokyo Medical and Dental University |
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Principal Investigator |
越野 和樹 東京医科歯科大学, 教養部, 准教授 (90332311)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 導波路QED / 超伝導量子計算 / 量子光学 / 量子制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
量子コンピュータの物理的実装には幾つかの候補があるが，その場制御可能な量子系である超伝導量子ビットの集積系がその最有力候補である．量子コンピュータでは個々の量子ビットにゲート操作および状態読み出しの2種類の操作を行う必要がある．超伝導量子計算では，個々の量子ビットにゲート操作用および状態読み出し用の2種類の導波路を結合させマイクロ波照射によりこれらの操作を行う．
本年度は，測定・制御の対象とするデータ量子ビットが，大きな離れる調子を有する読み出し共振器を介して，単一の導波路と結合している状況を考察し，その導波路からマイクロ波を照射することによって，データ量子ビットの制御および読み出しの両操作を高忠実度で行えるかについて理論解析を進めた．導波路の適切な位置にデータ量子ビットと同じ共鳴周波数を有するフィルター量子ビットを強く結合させることによって，データ量子ビットのパーセル崩壊（読み出し共振器を介した導波路への自然放出）を完全に抑制できることを理論的に示した．一方で導波路から強い制御用マイクロ波パルスが照射された場合には，フィルター量子ビットはすぐに吸収飽和をおこし，制御用マイクロ波パルスに対して透明になる．つまり，フィルター量子ビットを用いることによって，データ量子ビットのパーセル崩壊を抑制し長寿命性を保持しつつ，単一の導波路からデータ量子ビットの制御および読み出しの両操作を行うことが可能であることを理論的に示した．本提案により量子ビットあたりの導波路本数を削減することが可能となり，大規模化への助けになる．
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