| 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)
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)
岡本 創 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 (20350465)
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| 研究概要 |
【A:超伝導入工原子を用いた量子物理】
(1)(独)マイスナー研究所R.Grossグループとの共同研究により、磁束量子ビットと強く相互作用しているマイクロ波光子系の二光子遷移の実験で見出した回路QED系のパリティ対称性の破れとその制御に関する知見を得た。この成果は"Two-photon probe of the Jaynes-Cummings model and controlled symmetry breaking in circuit QED.",F.Deppe,M.Mariantoni,E.P.Menzel,A.Marx,S.Saito,K.Kakuyanagi,H.Tanaka,T.Meno,K.Semba,H.Takayanagi,E.Solano,R.R.Gross,Nature Physics 4,686-691(2008).で発表した。
(2)緩和時間の精密測定(K.Kakuyanagi et al.,Phys.Rev.Lett.98,047004(2007))で得られた指針に基づき、GHz以上の高周波ノイズを低減して光子の放出を抑え、超伝導入工原子のエネルギー緩和時間と位相緩和時間を約3μsへと30倍の改善に成功した。
(3)ジョセフソン接合を超伝導状態のまま測定可能なJosephson Bifurcation Amplifier(JBA)測定回路を開発し、超伝導磁束量子ビット(人工原子)のラビ振動の観測に成功した。数百nsで量子状態が測定可能であり従来行なわれてきたスイッチング測定(発生した準粒子の緩和を待つ必要があり次の測定まで10-100μs必要)と比べて約2桁速い。今後JBAを用いて人工原子の量子相関を測る。
(4)超伝導磁束量子ビット(人工原子)のSQUID測定の量子論、および、JBA測定を量子力学的に取り扱うことができる理論を完成した。以上、最近2年間の研究成果に関しては、物理学会誌と応用物理共に2008年1月号の解説記事で、また、(3),(4)の成果は下記のレビュー論文で発表した。"Quantum state control,entanglement,and readout of the Josephson persistent-current qubit",K.Semba,J.Johansson,K.Kakuyanagi,H.Nakano,S.Saito,H.Tanaka and H.Takayanagi,Quantum Information Processing:Volume 8,Issue 2(2009),Page 199-215.
【B:超伝導入工原子ナノメカ結合系】
本研究の分担研究者である山口浩司の研究グループとデルフト工科大van der Zantグループは、Nb-SQUIDの一部に両持ち梁構造(板バネ)を組み込み、この梁構造の変位を標準量子限界の36倍に相当する約10fmという極微細な振動の検出に成功した。論文は"Motion detection of a micromechanical resonator embedded in ad.c.SQUID",S.Etaki,M.Poot,I.Mahboob,K.Onomitsu,H.Yamaguchi,and H.S.van der Zant,Nature Physics 4,785-788(2008)に発表した。この結果は、超伝導入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してNew Journal of Physics.9,35(2007).で我々が提案してきた超伝導量子ビットと板バネの振動量子のエンタングルメント状態実現へ向けての大きな一歩と捉えることができる。また、超伝導共振器中に設置されたキャパシタンスとしての梁構造を冷却する(PRB78,134301(2008).)あるいは、人工原子を流れる超伝導電流のローレンツ相互作用の反動によって、両持ち梁構造の振動を効率よく抑制(冷却)する実験スキームに関して検討した(New Journal of Physics.10,043015(2008).)
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