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固体媒質におけるコヒーレンス及び干渉効果に基づいた量子情報

研究課題

研究課題/領域番号 12F02204
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分外国
研究分野 原子・分子・量子エレクトロニクス
研究機関独立行政法人理化学研究所

研究代表者

NORI FRANCO (2013)  独立行政法人理化学研究所, 創発物性科学研究センター, グループディレクター

NORI Franco (2012)  独立行政法人理化学研究所, デジタル・マテリアル研究チーム, チームリーダー

研究分担者 LU Xinyou  独立行政法人理化学研究所, 創発物性科学研究センター, 外国人特別研究員
LU Xinyou  独立行政法人理化学研究所, デジタル・マテリアル研究チーム, 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2012 – 2013
研究課題ステータス 完了 (2013年度)
配分額 *注記
2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
2013年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2012年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
キーワードHybrid quantum circuit / Quantum memory / Kerr nonlinearity / Optomechanics / Photon blockade / 超電導量子回路 / 窒素欠陥中心アンサンブル / ハイブリッド量子回路 / 量子ストレージ / 2量子ビット量子ゲート
研究概要

During FY2013, we mainly studied quantum manipulation in hybrid quantum circuits, and their application in quantum information science. The main results are :
(1) We proposed the methods to realize strong spin-resonator coupling and high-fidelity quantum storage using the hybrid quantum architectures including flux qubits, nitrogen-vacancy center ensemble (NVE) and transmission-line resonator. Firstly, we proposed an experimentally realizable hybrid quantum circuit for achieving a strong coupling between a spin ensemble and a transmission-line resonator via a superconducting flux qubit used as a data bus. Our result show that the spin-resonator coupling strength can be enhanced two orders based on our proposal. Also, we proposed how to realize high-fidelity quantum storage using a hybrid quantum architecture including two coupled flux qubits and a nitrogen-vacancy center ensemble (NVE). This proposed hybrid quantum circuit could enable a long-time quantum memory when storing information in the spin ensemble.
(2) We investigated a hybrid electro-optomechanical system that allows us to realize controllable strong Kerr nonlinearities even in the weak-coupling regime. We showed that when the controllable electromechanical subsystem is close to its quantum critical point, strong photon-photon interactions can be generated by adjusting the intensity (or frequency) of the microwave driving field. Nonlinear optical phenomena, such as the appearance of the photon blockade and the generation of nonclassical states (e.g., cat states), are demonstrated in the weak-coupling regime, making the observation of strong Kerr nonlinearities feasible with currently available optomechanical technology.

今後の研究の推進方策

(抄録なし)

報告書

(2件)
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2014 2013 2012

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (4件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Quantum memory using a hybrid circuit with flux qubits and nitrogen-vacancy centers2013

    • 著者名/発表者名
      Xin-You LU
    • 雑誌名

      Physical Review A

      巻: 88 号: 1 ページ: 12329-12329

    • DOI

      10.1103/physreva.88.012329

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Hybrid quantum circuit consisting of a superconducting flux qubit coupled to a spin ensemble and a transmission-line resonator2013

    • 著者名/発表者名
      Xin-You LU
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 87 号: 14 ページ: 144516-144516

    • DOI

      10.1103/physrevb.87.144516

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Quantum-criticality-induced strong Kerr nonlinearities in optomechanical systems2013

    • 著者名/発表者名
      Xin-You LU
    • 雑誌名

      SCIENTIFIC REPORTS

      巻: 3 号: 1 ページ: 2943-2943

    • DOI

      10.1038/srep02943

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Two-qubit gate operations in superconducting circuits with strong coupling and weak anharmonicity2012

    • 著者名/発表者名
      Xin-You LU
    • 雑誌名

      New Journal of Physics

      巻: 073041 号: 7 ページ: 73041-73041

    • DOI

      10.1088/1367-2630/14/7/073041

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Confidence and backaction in the quantum filter equation2012

    • 著者名/発表者名
      Xin-You LU
    • 雑誌名

      Physical Review A

      巻: 86 号: 5 ページ: 52320-52320

    • DOI

      10.1103/physreva.86.052320

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Quantum-criticality-induced strong Kerr nonlinearities in optomechanical systems2014

    • 著者名/発表者名
      Xin-You LU
    • 学会等名
      FIRST International Symposium on Topological Quantum Technology
    • 発表場所
      Tokyo, Japan
    • 年月日
      2014-01-29
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Quantum-criticality-induced strong Kerr nonlinearities in optomechanical systems2013

    • 著者名/発表者名
      Xin-You LU
    • 学会等名
      Workshop on Cavity Optomechanics and its Applications
    • 発表場所
      Beijing, China
    • 年月日
      2013-12-24
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Quantum-criticality-induced strong Kerr nonlinearities in optomechanical systems2013

    • 著者名/発表者名
      Xin-You LU
    • 学会等名
      Conference on Resonator QED
    • 発表場所
      Munich, Germany
    • 年月日
      2013-09-10
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Two-qubit gate operations in superconducting circuits with strong coupling and weak anharmonicity2013

    • 著者名/発表者名
      Xin-You LU
    • 学会等名
      The International Workshop on Frontiers in Quantum Information Science (QIS-2013)
    • 発表場所
      Shanghai, China
    • 年月日
      2013-06-06
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

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公開日: 2013-04-25   更新日: 2024-03-26  

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