| 研究領域 | ハイブリッド量子科学 |
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| 研究課題/領域番号 |
15H05870
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| 研究機関 | 国立情報学研究所 |
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研究代表者 |
根本 香絵 国立情報学研究所, 情報学プリンシプル研究系, 教授 (80370104)
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| 研究分担者 |
江藤 幹雄 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (00221812)
森 伸也 大阪大学, 工学研究科, 准教授 (70239614)
松崎 雄一郎 日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, 量子電子物性研究部, 研究員 (10618911)
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| 研究期間 (年度) |
2015-06-29 – 2020-03-31
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| キーワード | 量子情報 / 量子計測 / 量子コヒーレンス / 半導体ナノワイヤ / 輸送現象 |
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| 研究実績の概要 |
量子高感度計測における非古典的なプローブ状態の優位性を量子情報論的観点から解析し、計測感度の特性を示した。また、量子多体系において、ハイブリッド化を行うことでどのような非自明な量子現象が観測できるかを理論的に解析した。具体的には、超伝導磁束量子ビットの集団とマイクロ波共振器の結合系について検討を行った。特に、超伝導磁束量子ビットの不均一広がりが存在する状況下でも、量子ビットの構造を最適化することで、マイクロ波共振器との強結合が達成できることを理論的に予言した。
実験グループと共同で、固体核スピン集団を扱い、ハイブリッド量子系の新しいモデル化とその解析を行った。また、非古典的な状態を効率的に生成について、特に巨視的重ね合わせ状態の新しい生成方法を具体的に示し、その優位性を数値的に示した。
InAs, InSb等の狭ギャップ半導体ナノワイヤに微小なゲート電極を 接合した系の輸送特性を理論的に調べた。強いスピン軌道相互作用 によって、２次元系における量子ポイントコンタクトと同様の機構 でスピン分極電流が生成されることを示した。次に、その系に超伝 導体を接続したハイブリッド構造について調べ、アンドレーフ反射 に伴う「ファブリ・ペロー共振器」の特性を指摘した。
非平衡グリーン関数法に基づく半導体ナノワイヤにおけるフォノン輸送計算プ ログラムを作成した。R行列法を用いて高速化を図ったプログラムを用いて、１次元熱輸送の解析を行なった。その結果、(1)乱れた系における熱輸送において異常拡散が現れる、(2)チャネルおよび熱浴の境界条件を固定端に設定し低周波のモードを遮断すると、熱輸送の様相が異常拡散から局在へと変化することなどが分かった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
平成27年度の研究計画は一部を平成28年度へ繰り越したが、現在までに研究は予定通りに進展した。ここで得られた研究成果、知見で、特に平成28年度の研究計画に必要な項目については、遅れなく平成28年度の研究計画へ統合され、全体として現在までに順調に進展していると判断できる。
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| 今後の研究の推進方策 |
これまでの研究成果をさらに発展させ、ハイブリッド量子系に固有な量子輸送現象などの新しい量子現象の発見と解明や量子計測などのQuantum Enabled Technologyにおいて、個々の理論的な研究を推進する。一方で、これと同時に、A01、A02、A03の各班との協力を強化して、これら新しい量子的な現象や性質の実現を進める。また、実験と理論の融合から期待される、新しいハイブリッド量子系のあり方の提案や量子的性質の発現を目指す。
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