| 研究課題/領域番号 |
22K13987
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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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 | 国立研究開発法人理化学研究所 |
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研究代表者 |
佐々木 遼 国立研究開発法人理化学研究所, 量子コンピュータ研究センター, 基礎科学特別研究員 (70890276)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2023年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2022年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
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| キーワード | 量子変換器 / オプトメカニクス / 表面弾性波 / 量子コンピュータ / 光変調器 / ハイブリッド量子系 / 光共振器 / リング共振器 / 超伝導回路 / 量子情報 / 音響導波路 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
超伝導体を利用する量子ビットは希釈冷凍機を用いた極低温環境しか動作せず，大規模量子コンピュータの実現のためには異なる冷凍機内の量子ビット間をつなぐネットワークの構築が必要となる．超伝導量子ビットの動作周波数であるマイクロ波は熱ノイズに弱く室温に取り出すことができないため，室温環境下でも量子状態を保持できる光信号へ変換する量子変換器が必要となる．
本研究ではマイクロ波と光の間に音波（フォノン）を仲介する変換器を開発する．変換器内で音波と光を微小領域に同時に閉じ込め両者を強く結合させることで，高効率変換を実現する．
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| 研究成果の概要 |
光接続された分散型超伝導量子コンピュータを実現するための，マイクロ波と光の間の信号の変換器の開発を行った．マイクロ波と光信号をフォノンが仲介して変換する方式において，変換器の高効率化のために，フォノン共振器の微小モード化が効果的である．本研究で収束型の波面を持つ圧電薄膜上の表面弾性波共振器を開発し，膜厚方向および面内での弾性波共振モードの閉じ込めを実現し，微小モード化を達成した．また共振器のデザインや薄膜材料の特性を調べ，共振モードとの結合制御や低損失化の方法を明らかにした．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
汎用な大規模量子コンピュータを実現するために，超伝導回路を含めた多くの方式において，光通信による接続方法が検討されている．本研究ではフォノンを利用した新しいデバイス構造に基づく変換器の開発を行い，変換器の高効率化のための要素技術の開発と，性能を制限している物理的な要因を明らかにした．ここで得られた知見は，特に圧電薄膜を用いた表面弾性波共振器の変換器への応用に貢献するものである．
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