微小ジョセフソン接合デバイスにおける量子状態の操作と量子コヒーレンスに関する研究

• 研究課題/領域番号: 24540317
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 物性Ⅰ
• 研究機関: 横浜国立大学
• 研究代表者: 島津 佳弘 横浜国立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (70235612)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2014年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2013年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2012年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: ジョセフソン接合 / 超伝導デバイス / 量子ビット / 量子コンピュータ / 量子コヒーレンス / 超伝導材料・素子 / メゾスコピック系

研究成果の概要

微小なジョセフソン接合（超伝導体のトンネル接合）を含む超伝導デバイスは、量子力学に従った動作をするので、量子コンピュータの構成要素である量子ビットとしての応用可能性の観点から注目されている。本研究では、微小ジョセフソン接合デバイスの一種である磁束量子ビットデバイスとそれの測定デバイスであるDC-SQUIDが強く結合した系に関して、量子状態のエネルギーとマイクロ波励起下での量子状態の時間変化を調べ、高次のサイドバンド遷移とよばれる現象を観測し、その起源を解明した。この現象を利用することでさまざまな応用につながる高度な量子状態操作が可能になると考えられる。

研究成果

• [雑誌論文] 超伝導磁束量子ビットとDC-SQUIDの結合によるサイドバンド遷移の理論解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 白崎良演，山梨晴貴，島津佳弘
  • 雑誌名: 日本物理学会第70 回年次大会（2015 年）講演概要集 巻: 70 ページ: 1388-1388
• [雑誌論文] Observation and calculation of higher-order sideband transitions in a flux qubit coupled to a SQUID-based resonator (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Shimazu, R. Shirasaki, S. Toda, H. Yamanashi
  • 雑誌名: J. Phys.: Conf. Ser. 巻: 568 号: 5 ページ: 052030-052030
  • DOI: 10.1088/1742-6596/568/5/052030
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 磁束量子ビットとDC-SQUIDの結合による高次サイドバンド遷移の観測と理論計算 (2014)
  • 著者名/発表者名: 島津佳弘、白崎良演、戸田駿一、山梨晴貴
  • 雑誌名: 日本物理学会 2014年秋季大会 講演概要集 第４分冊 巻: 69 ページ: 488-488
• [雑誌論文] Observation of Higher-Order Sideband Transitions and First-Order Sideband Rabi Oscillations in a Superconducting Flux Qubit Coupled to a SQUID Plasma Mode (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Shimazu, M. Takahashi, N. Okamura
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 82 号: 7 ページ: 074710-074710
  • DOI: 10.7566/jpsj.82.074710
  • NAID: 40019696964
  • 査読あり
• [雑誌論文] Higher-order sideband transitions and sideband Rabi oscillations in a superconducting flux qubit coupled to a SQUID plasma mode (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Shimazu, S. Toda, M. Takahashi, N. Okamura
  • 雑誌名: Abstracts of International Symposium on Nanoscale Transport and Technology 巻: なし ページ: 165-165
• [雑誌論文] 磁束量子ビットにおけるサイドバンドラビ振動数からの結合定数の推定 (2013)
  • 著者名/発表者名: 島津佳弘、岡村夏樹、戸田駿一、村田浩太郎
  • 雑誌名: 日本物理学会第68回年次大会 講演概要集第４分冊 巻: 68 ページ: 718-718
• [雑誌論文] Simulation of an asymmetric lineshape of a resonant dip observed in a switching-current measurement of a superconducting flux qubit (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Shimazu, M. Nakajima, M. Takahashi, N. Okamura, K. Yoshiyama
  • 雑誌名: Physics Procedia 巻: 27 ページ: 360-363
  • DOI: 10.1016/j.phpro.2012.03.485
  • 査読あり
• [雑誌論文] 低エネルギー振動子モードと結合した磁束量子ビットにおけるBlue sidebandのラビ振動の観測 II (2012)
  • 著者名/発表者名: 島津佳弘、岡村夏樹、戸田駿一、村田浩太郎
  • 雑誌名: 日本物理学会2012年秋季大会 講演概要集第４分冊 巻: 67 ページ: 641-641
• [雑誌論文] 4接合磁束量子ビットのラビ振動シミュレーション (2012)
  • 著者名/発表者名: 川原眞実加、島津佳弘、白崎良演
  • 雑誌名: 日本物理学会2012年秋季大会 講演概要集第４分冊 巻: 67 ページ: 643-643
• [学会発表] 超伝導磁束量子ビットとDC-SQUIDの結合によるサイドバンド遷移の理論解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 白崎良演，山梨晴貴，島津佳弘
  • 学会等名: 日本物理学会第70 回年次大会
  • 発表場所: 早稲田大学（東京都新宿区）
  • 年月日: 2015-03-23
• [学会発表] 磁束量子ビットとDC-SQUIDの結合による高次サイドバンド遷移の観測と理論計算 (2014)
  • 著者名/発表者名: 島津佳弘、白崎良演、戸田駿一、山梨晴貴
  • 学会等名: 日本物理学会 2014年秋季大会
  • 発表場所: 中部大学（愛知県春日井市）
  • 年月日: 2014-09-09
• [学会発表] Observation and calculation of higher-order sideband transitions in a flux qubit coupled to a SQUID-based resonator (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Shimazu, R. Shirasaki, S. Toda, H. Yamanashi
  • 学会等名: 27th International Conference on Low Temperature Physics (LT27)
  • 発表場所: ブエノスアイレス
  • 年月日: 2014-08-08
• [学会発表] 磁束量子ビットにおけるサイドバンドラビ振動数からの結合定数の推定 (2013)
  • 著者名/発表者名: 島津佳弘、岡村夏樹、戸田駿一、村田浩太郎
  • 学会等名: 日本物理学会第68回年次大会
  • 発表場所: 広島大学（東広島）
• [学会発表] Sideband transitions near symmetry point in three-Josephson-junction flux qubit (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Shimazu, N. Okamura, S. Toda, K. Murata
  • 学会等名: PRACQSYS 2012 (Principles and applications of control in quantum systems)
  • 発表場所: 東京大学（東京）
• [学会発表] 低エネルギー振動子モードと結合した磁束量子ビットにおけるBlue sidebandのラビ振動の観測 II (2012)
  • 著者名/発表者名: 島津佳弘、岡村夏樹、戸田駿一、村田浩太郎
  • 学会等名: 日本物理学会2012年秋季大会
  • 発表場所: 横浜国立大学（横浜）
• [学会発表] 4接合磁束量子ビットのラビ振動シミュレーション (2012)
  • 著者名/発表者名: 川原眞実加、島津佳弘、白崎良演
  • 学会等名: 日本物理学会2012年秋季大会
  • 発表場所: 横浜国立大学（横浜）
• [学会発表] Higher-order sideband transitions and sideband Rabi oscillations in a superconducting flux qubit coupled to a SQUID plasma mode
  • 著者名/発表者名: Y. Shimazu, S. Toda, M. Takahashi, N. Okamura
  • 学会等名: International Symposium on Nanoscale Transport and Technology
  • 発表場所: NTT 厚木研究開発センター
• [備考] 研究紹介
  • URL: http://www.shi.ynu.ac.jp/newweb/results.html
• [備考] Results (研究成果のページ)
  • URL: http://www.shi.ynu.ac.jp/newweb/results.html
• [備考] 島津研究室ホームページ
  • URL: http://www.shi.ynu.ac.jp/index.html