• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to project page

2022 Fiscal Year Annual Research Report

Superconducting qubits and current standard devices using self-duality

Research Project

Project/Area Number 20H02215
Research InstitutionNational Astronomical Observatory of Japan

Principal Investigator

牧瀬 圭正  国立天文台, 先端技術センター, 准教授 (60363321)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 篠崎 文重  九州大学, 理学研究院, 名誉教授 (80117126)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
Keywords超伝導 / 量子効果 / ナノ物理
Outline of Annual Research Achievements

本研究では超伝導量子細線でおきる量子位相すべりを用いて、高集積化への対応や応用範囲が拡大できる可能性を持つ超伝導量子素子を実現する。超伝導量子回路としてジョセフソン接合が基本素子として用いられているが、集積規模や性能がジョセフソン接合のサイズに依存することが従来からボトルネックであった。そこで自己双対な関係によってジョセフソン接合と同様な動作でき、集積化に有利かつ新たな動作原理による超伝導量子細線素子を使った量子ビットと電流標準の実現に向けた素子開発と実証を行う。今年度はMgO基板上に作製したNbTiN膜を用いて、位相すべりの検証を行った。検証の結果から細線の幅が100nm以下になると超伝導転移がブロードとなり、位相揺らぎの影響が顕著になることが明らかになった。
さらに細線幅をさらに細くし、コヒーレンス長の数倍程度まで細くすると極低温側で量子揺らぎの理論で予想される抵抗の温度依存性を示した。この細線に磁場を印加すると量子位相すべりが抑制され、磁場によって超伝導が増強されるような効果も見られた。さらに我々は22nmの細線の途中に100nm角の部分をいれて磁場を印加し、量子位相すべりが抑制された状態と磁束が局在化した状態を想定して、その振舞を調べた。結果として名の細線のみでは量子位相すべりの抑制にともなう磁気抵抗の振舞に加えて、6T付近で磁気抵抗の極大が観測された。次に100 nm角の部分を導入した構造では磁気抵抗の抑制に加えて、リトルーパークス振動と思われる磁気抵抗振動に加えてその磁気抵抗の振動がステップ上に変化している現象を観測した。これらに関して誌上発表の準備中である。

Research Progress Status

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (11 results)

All 2023 2022

All Presentation (11 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Invited: 2 results)

  • [Presentation] SISミキサ増幅器励起用100 GHz帯ジョセフソンアレイ発振器2023

    • Author(s)
      川上 彰、鵜澤 佳徳、牧瀬 圭正
    • Organizer
      第70回応用物理学会春季学術講演会
  • [Presentation] 2030年代のミリ波サブミリ波電波天文学に向けたSISデバイスの研究と高感度受信機の開発2023

    • Author(s)
      小嶋崇文 牧瀬圭正 江崎翔平 田村友範 宮地晃平 単文磊 金子慶子 坂井了 今田大皓 上水和典 増井翔 鵜澤佳徳
    • Organizer
      第70回応用物理学会春季学術講演会
  • [Presentation] Nbバッファ層を用いた超伝導Ta膜のマイクロ波特性評価2023

    • Author(s)
      浦出芳郎 薬師寺啓 辻本学 山田隆宏 牧瀬圭正 水林亘 猪股邦宏
    • Organizer
      第70回応用物理学会春季学術講演会
  • [Presentation] 超伝導磁束量子ビットを利用したInterconnectionにおける結合調整に関する検討2023

    • Author(s)
      才田大輔 牧瀬圭正 日高睦夫
    • Organizer
      第70回応用物理学会春季学術講演会
  • [Presentation] 周波数コンバータを用いたマイクロ波帯アイソレータの原理確認実験2022

    • Author(s)
      増井翔 小嶋崇文 牧瀬 圭正 小川英夫 大西利和 鵜澤佳徳
    • Organizer
      第83回応用物理学会秋季学術講演会
  • [Presentation] 超伝導量子コンピュータの社会実装に向けた量子回路の集積化技術~材料開発および3次元実装について~2022

    • Author(s)
      牧瀬圭正
    • Organizer
      56th IEEE EPS Japan Chapter Evening Meeting
    • Invited
  • [Presentation] Development of an SIS Mixer-based Low-noise Am-plifier Amenable to Josephson Oscillator Pumping2022

    • Author(s)
      Y. Uzawa, T. Kojima, K. Makise, A. Kawakami, Y. Kozuki, S. Masui, and W. Shan
    • Organizer
      Applied Superconductivity Conference 2022 (ASC2022)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Proof of Concept Experiment on a Wideband Microwave Gyrator with Two Superconductor Insulator Superconductor-Based Mixers2022

    • Author(s)
      Sho Masui; Takafumi Kojima; Yoshinori Uzawa; Kazumasa Makise; Hideo Ogawa; Toshikazu Onishi
    • Organizer
      Applied Superconductivity Conference 2022 (ASC2022)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Asymmetric behavior of weak magnetic fields in nitride superconducting nanowires2022

    • Author(s)
      K. Makise
    • Organizer
      29th International Conference on Low Temperature Physics(LT29)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Nitrogen Dependence of Superconducting Properties in MoReN thin films2022

    • Author(s)
      Fusao Ichikawa, Hiroki Takeda, Kohei Matsuo, Kazumasa Makise, Bunju Shinozaki
    • Organizer
      29th International Conference on Low Temperature Physics(LT29)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 3D packaging technology for superconducting circuits2022

    • Author(s)
      Kazumasa Makise
    • Organizer
      The 35th International Symposium on Superconductivity (ISS2022)
    • Int'l Joint Research / Invited

URL: 

Published: 2023-12-25  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi