超伝導人工原子を用いた量子物理

2007 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18201018
• 研究機関: 日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所
• 研究代表者: 仙場 浩一 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, 主幹研究員 (50393773)
• 研究分担者: 山口 浩司 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, 部長 (60374071) ; 中ノ 勇人 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, 主任研究員 (60393774) ; 田中 弘隆 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, 研究主任 (80393776) ; 齋藤 志郎 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, 研究主任 (90393777) ; 角柳 孝輔 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, 社員 (40417093)
• キーワード: 人工原子 / 微小共振器 / 超精密計測 / 量子エレクトロニクス / メゾスコピック系

研究概要

本研究の目的の1つ【超伝導人工原子を用いた量子物理】では、(1)真空ラビ振動の半周期をコヒーレンス時間内に複数回用いることにより、超伝導人工原子からLC共振器へ光子を1個づつ送り込む「量子ポンプ」の実験を行ない、サブポアソン分布に従う非古典的な光子状態を生成することに成功した(投稿準備中)。今後、LC共振器のQ値の改善等によって、光子数状態やスクイーズド状態の生成を試みる予定である。(2)ジョセフソン接合を含むLC回路を介した、隣にない超伝導人工原子間に選択的な2ビットゲートを実現する方法を開発した。この方法はAppl. Phys. Lett.誌に発表した。(3)状態測定が被測定系に与える反動を抑制し超伝導量子ビット状態を高速に読み出す技術を獲得するために、伝送線路共振器とSQUIDからなる回路を作製し100 ns 程度のジョセフソン分岐増幅(JBA)回路の非線形高速動作を確認した。(4)測定装置としてのJBA回路の動作を量子力学的に解明することに成功した(投稿準備中)。今後は、量子ビットと相互作用しているJBA回路(被測定系と測定系を含む全体)の量子力学的理解を進める。【超伝導人工原子ナノメカ結合系】では、(1)昨年度提案したローレンツ相互作用による超伝導人工原子ナノメカ結合系の調節可能な相互作用スキームと遅延を伴ったローレンツカの反動を使い、両持ち梁構造の振動を効率よく抑制(冷却)するスキームを考案し、New J. Phys.誌に発表した。(2)超伝導量子回路の一部あるいは全体を(梁構造として)半導体基板上に浮かせる方法に目途がついた。再現性よく、梁構造と超伝導人工原子が共存する構造を実現することに成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Cooling of a micro-mechanical resonator by the back-action of Lorentz force (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. D. Wang, K. Semba, H. Yamaguchi
  • 雑誌名: New Journal of Physics 10 ページ: 43015
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cooling a micromechanical beam by coupling it to a transmission line (2007)
  • 著者名/発表者名: Fei Xue, Y. D. Wang, Yu-xi Liu, and Franco Nori
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 76 ページ: 205302
  • 査読あり
• [雑誌論文] Long range and selective coupler for superconducting flux qubits (2007)
  • 著者名/発表者名: H. Nakano, K. Kakuyanagi, M. Ueda, K. Semba
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 91 ページ: 032501
  • 査読あり
• [学会発表] 超伝導量子ビット集団による共振器プラズモンの超放射の検討 (2008)
  • 著者名/発表者名: 中ノ勇人,仙場浩一
  • 学会等名: 日本物理学会第63回年次大会
  • 発表場所: 東大阪市,日本
  • 年月日: 2008-03-23
• [学会発表] 磁束ノイズ耐性のある量子ビット構造 (2008)
  • 著者名/発表者名: 山田義春,角柳孝輔,斎藤志郎,仙場浩一
  • 学会等名: 日本物理学会第63回年次大会
  • 発表場所: 東大阪市,日本
  • 年月日: 2008-03-23
• [学会発表] 超伝導人工原子・マイクロ波単一光子の量子もつれ計測(招待講演) (2008)
  • 著者名/発表者名: 仙場浩一
  • 学会等名: JST-CRDS 俯瞰ワークショップ 「科学技術シーズを産業につなぐための先端計測」
  • 発表場所: JST・社会技術研究開発センター(大手町)、東京
  • 年月日: 2008-01-12
• [学会発表] A Primitive Consideration of Quantum Error Correction for Decoherence in Qubit System. (2007)
  • 著者名/発表者名: H. Nakano
  • 学会等名: 量子情報技術時限研究会(QIT17)
  • 発表場所: Okayama, Japan
  • 年月日: 2007-11-21
• [学会発表] GENERATION OF NON-CLASSICAL STATE OF AN LC RESONATOR COUPLEDTO A SUPERCONDUCTING FLUX QUBIT. (2007)
  • 著者名/発表者名: K. Kakuyanagi, S. Saito, H. Nakano, K. Semba, S. Kagei, H. Takayanagi
  • 学会等名: International Symposium on Superconductivity 2007(ISS2007)
  • 発表場所: Tsukuba, Japan
  • 年月日: 2007-11-07
• [学会発表] Non-destructive quantum mesurement of a flux qubit(招待講演) (2007)
  • 著者名/発表者名: S. Saito, A. Lupascu, T. Picot, P. C. de Groot, C. J. P. M. Harmans, J. E. Mooij
  • 学会等名: International Symposium on Superconductivity 2007(ISS2007)
  • 発表場所: Tsukuba, Japan
  • 年月日: 2007-11-06
• [学会発表] Self-cooling of a Micro-mechanical Resonator by Lorentz Force. (2007)
  • 著者名/発表者名: Y. D. Wang, K. Semba, H. Yamaguchi
  • 学会等名: International Symposium on Superconductivity 2007(ISS2007)
  • 発表場所: Tsukuba, Japan
  • 年月日: 2007-11-06
• [学会発表] 非調和振動子による量子ビット読み出しの量子古典対応とデコヒーレンスII (2007)
  • 著者名/発表者名: 中ノ勇人,斎藤志郎
  • 学会等名: 日本物理学会秋期大会
  • 発表場所: 札幌、日本
  • 年月日: 2007-09-24
• [学会発表] Self-cooling of a Micro-mechanical Resonator by Lorentz Force. (2007)
  • 著者名/発表者名: Y. D. Wang, K. Semba, H. Yamaguchi
  • 学会等名: 日本物理学会秋期大会
  • 発表場所: 札幌、日本
  • 年月日: 2007-09-22
• [学会発表] 磁束量子ビットの周波数アドレス読み出しスキーム (2007)
  • 著者名/発表者名: 角柳孝輔,仙場浩一
  • 学会等名: 日本物理学会秋期大会
  • 発表場所: 札幌、日本
  • 年月日: 2007-09-22
• [学会発表] Quantum Behaviors in Josephson Bifurcation Readout of Flux Qubits. (2007)
  • 著者名/発表者名: H. Nakano, S. Saito, K. Semba, H. Takayanagi
  • 学会等名: Asian Conference on Quantum Information Science(AQIS2007)
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 2007-09-06
• [学会発表] Self-cooling of a Micro-mechanical Resonator by Lorentz Force. (2007)
  • 著者名/発表者名: Y. D. Wang, K. Semba, H. Yamaguchi
  • 学会等名: Asian Conference on Quantum Information Science(AQIS2007)
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 2007-09-04
• [学会発表] Non-classical excitation of an LC-resonator coupled to a superconducting flux qubit (2007)
  • 著者名/発表者名: K. Kakuyanagi, S. Saito, H. Nakano, K. Semba, S. Kagei, H. Takayanagi
  • 学会等名: Asian Conference on Quantum Information Science(AQIS2007)
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 2007-09-03
• [学会発表] Josephson cavity-QED(招待講演) (2007)
  • 著者名/発表者名: 仙場浩一
  • 学会等名: JST-CREST「第3回量子情報未来テーマ開拓研究会」
  • 発表場所: 沖縄,日本
  • 年月日: 2007-08-28
• [学会発表] ジョセフソン量子ビットを用いたcircuit QED(招待講演) (2007)
  • 著者名/発表者名: 仙場浩一
  • 学会等名: 日本学術振興会 未踏・ナノデバイステクノロジー 第151委員会 研究会
  • 発表場所: 東京大学(本郷),東京
  • 年月日: 2007-07-13
• [産業財産権] 特許「素子状態読み出し装置、方法、および透過型ジョセフソン共振回路」 (2007)
  • 発明者名: 角柳孝輔,仙場浩一
  • 権利者名: 日本電信電話株式会社
  • 産業財産権番号: 2007-212733
  • 出願年月日: 2007-08-17