| 研究課題/領域番号 |
19H01821
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分13020:半導体、光物性および原子物理関連
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
野口 篤史 東京大学, 大学院総合文化研究科, 准教授 (60761525)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)
2022年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2021年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2020年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2019年度: 8,840千円 (直接経費: 6,800千円、間接経費: 2,040千円)
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| キーワード | 量子エレクトロニクス / 量子技術 / 量子コンピュータ / 超伝導検出器 / 高Q値マイクロ波技術 / 電子トラップ / 量子情報 / 超伝導回路 / 単一電子検出 / パウルトラップ / ハイブリッド量子系 / 超伝導量子回路 / 低温電子源 / 高電圧超伝導回路 / 極低温極高真空 / 超伝導ナノワイヤ検出器 / 量子制御 / イオントラップ |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では，高い制御性を誇るトラップイオン系と，集積化の面で有利な超伝導量子ビットとを結合させることを目指す．そのために，真空中に捕獲された電子集団と超伝導量子ビットが結合したハイブリッド量子系を構築する．トラップ電子はその軽い質量のために，振動基底状態においても大きな零点振動を持っている．その振動が作り出す大きな電気双極子によって，超伝導量子ビットとの間に強い相互作用を誘起することができる．また，トラップ電子はトラップ中でイオンと共存することができるため，電子はイオンと固体デバイスとを結ぶインターフェイスとなる．これらの技術は，量子技術応用に向けたイノベーションを創出するものである．
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| 研究成果の概要 |
Paulトラップを用いて真空中に電子を捕獲し、その振動状態と電気回路とを結合させるハイブリッド系の実現に向けて研究をおこなった。室温での捕獲実験を極低温での実験とを並行にすすめた。まず、室温超高真空環境においては、100個程度の電子集団を捕獲し、その振動に由来する輻射をマイクロ共振器と結合させ効率的に検出することに成功した。真空中で少数個の低エネルギー電子からの輻射を測定した世界初の実験である。また、低温実験では、超伝導細線を用いることで、単一電子を検出可能な電子検出器を開発した。これらの実験技術は、極低温における電子トラップに向けた基盤技術であり、新たな量子技術開拓の道筋を示したものである。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
真空中に荷電粒子を捕獲するPaulトラップの技術は、半世紀ほど前から研究されてきた技術であり、レーザー冷却イオンを用いることで、近年では量子コンピュータの開発まで行われるようになってきた。一方で、同じ荷電粒子である電子の捕獲には高いマイクロ波の技術や効率的な輻射冷却などの技術が必要になり、これまであまり着目されてこなかった。しかし、イオントラップ量子コンピュータにおける欠点を克服する技術として、電子トラップを用いた量子コンピュータがいくつか提案されるようになってきた。本研究は、量子コンピュータ実現に向けた新奇な量子系実現のための最初の一歩となり、大きな学術的・社会的意義を持った研究である。
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