Circuit Quantum electrodynamics with various magnetic geometries

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H02561
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 28020:Nanostructural physics-related
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: Nakamrua Shuji 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 上級主任研究員 (70613991)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 浦野 千春 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 研究グループ長 (30356589)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 回路量子電磁気学 / 磁性体 / マイクロ波共振器 / 超伝導量子ビット / 量子回路冷却

Outline of Final Research Achievements

n this study, we aimed to achieve coherent coupling between resonant modes (magnon) that appear in magnetic structures such as uniform magnetic modes and magnetic vortex structures, and resonant modes (photons) that appear in superconducting coplanar resonators, three-dimensional cavity resonators, and split-ring resonators. Furthermore, to apply the techniques developed in this research to new measurement technologies, we conducted cooling of quantum systems (superconducting qubits and superconducting resonators) using quantum circuit refrigerator and detected elementary excitations with energy resolution below that of a single energy quantum. As a result, we published a total of 17 papers, both as first author, corresponding and co-authors, and acquired one patent.

Free Research Field

メゾスコピック系物理

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究で目指した磁気渦構造などの種々の磁気構造に現れる共鳴モード（マグノン）と共振器中の光子のコヒーレントな結合は、これまで取り組まれてこなかった研究で、その達成に向けて一定の知見が得られたことは意義がある。また、この研究で培った技術は、申請者がこれまで行ってきた単一電子素子の研究と結びつき、磁性体中のマグノンの量子回路冷却という全く新しい研究分野へと着実に進展しており、今後一層の発展が期待できる。