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2009 年度 実績報告書

超伝導人工原子を用いた量子物理

研究課題

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)
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, 主任研究員 (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, 研究主任 (20350465)
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

最終年度に得られた主な成果は、下記に記す4件の成果である。
(1)異なる3種類の量子系:ジョセフソン接合中の量子二準位系(ミクロ)⇔超伝導人工原子(メゾスコピック)⇔超伝導伝導線路共振器中の光子状態(マクロ)の間におけるエンタングルメントの生成と超伝導人工原子を用いた時間領域での制御およびエンタングルメントの時間発展の様子を観測することに成功した(論文投稿中)。
(2)単一量子系である超伝導人工原子の重ね合わせ状態に関してジョセフソン分岐増幅(JBA)測定を用いた、量子状態の射影測定が成功する条件を明らかにした(論文投稿中)。さらに、超伝導人工原子の量子状態を、測定器であるジョセフソン分岐増幅(JBA)回路を用いて測定する場合の量子測定過程のダイナミックスおよびデコヒーレンスの役割について量子論的見地から解明することに成功した。(PRL102,257003(2009).)
(3)コヒーレンス時間に比べて2桁以上短い時間スケールで、超伝導人工原子のトンネルエネルギーをその場制御することに成功した(論文投稿中)。この成果は、超伝導人工原子の新たな制御の可能性を導くものである。
(4)シリコンFETとキャパシタンスを介して結合した二次元電子ガス層を含む電気機械共振器を用いて、室温における最高感度の変位検出(6×10^<-12>mHz^<-1/2>at 131kHz)に成功した。(APL95,233102(2009).)
4年間の研究期間の最終年度にあたり、本基盤研究で主要な研究成果を挙げた研究者が一同に会し、その成果を発表する機会を提供すると共に、この分野関連で活躍している研究者や、今後、共同研究を行なう研究者にも参加していただき、現在取り組んでいる研究や、今後の研究展望について最先端の研究者が意見交換を行う場を提供することを目的に、H21年3月4日,5日NTT厚木研究開発センター講堂にて、QPSAM2010 : Workshop on Quantum Physics using Superconducting Artificial Atoms and Nanomechanicsを開催した。
http://www.brl.ntt.co.jp/event/qpsam/参加者は2日間で延べ約100名。講演数:17件内招待講演11件(海外5件,国内6件を含む)。会議は非常に盛況であった。講演者および会議参加者間での活発な意見交換が行なわた。

  • 研究成果

    (37件)

すべて 2010 2009 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (29件) 備考 (2件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] A symmetry-breaking electromechanical detector2010

    • 著者名/発表者名
      I.Mahboob, C.Froitier, H.Yamaguchi
    • 雑誌名

      Appl.Phys.Lett. Volume 96

      ページ: 未定(3)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quantum Time-evolution in Qubit Readout Process with a Josephson Bifurcation Amplifier2009

    • 著者名/発表者名
      H.Nakano, S.Saito, K.Semba, H.Takayanagi
    • 雑誌名

      Phys.Rev.Lett. 102

      ページ: 257003(4)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cooling a micro-mechanical resonator by quantum back-action from a noisy qubit2009

    • 著者名/発表者名
      Ying-Dan Wang, Yong Li, Fei Xue, C.Bruder, K.Semba
    • 雑誌名

      Physical Review B Vol.80

      ページ: 144508(4)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Experimentally realizable controlled NOT gate in a flux qubit/resonator system2009

    • 著者名/発表者名
      S.Saito, T.Tilma, S.J.Devitt, K.Nemoto, K.Semba
    • 雑誌名

      Phys.Rev.B 80

      ページ: 224509(7)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Room temperature piezoelectric displacement detection via a silicon field effect transistor2009

    • 著者名/発表者名
      I.Mahboob, K.Nishiguchi, A.Fujiwara, H.Yamaguchi
    • 雑誌名

      Appl.Phys.Lett. Volume 95, Issue 23

      ページ: 233102(3)

    • 査読あり
  • [学会発表] 超伝導磁束量子ビットを介した共振器と二準位Fluctuatorの結合2010

    • 著者名/発表者名
      S.Saito
    • 学会等名
      物理学会(年次大会)
    • 発表場所
      Okayama, Japan
    • 年月日
      20100320-20100323
  • [学会発表] Fast tuning the gap of a superconducting flux qubit2010

    • 著者名/発表者名
      X.Zhu
    • 学会等名
      物理学会(年次大会)
    • 発表場所
      Okayama, Japan
    • 年月日
      20100320-20100323
  • [学会発表] Electromechanical logic gate2010

    • 著者名/発表者名
      I.Mahboob, E.Flurin, K.Nishiguchi, A.Fujiwara, H.Yamaguchi
    • 学会等名
      2010 Gordon Research Conference : Mechanical Systems In The Quantum Regime
    • 発表場所
      Galveston, US
    • 年月日
      2010-03-22
  • [学会発表] Dynamics of a micromechanical resonator embedded in a dc-SQUID2010

    • 著者名/発表者名
      Samir Etaki
    • 学会等名
      Workshop on Quantum Physics using Superconducting Artificial Atoms and Nanomechanics
    • 発表場所
      NTT Atsugi R & D center(Kanagawa)
    • 年月日
      2010-03-05
  • [学会発表] What do you measure when you measure a superconducting qubit state with a SQUID as the probe?2010

    • 著者名/発表者名
      Hayato Nakano
    • 学会等名
      Workshop on Quantum Physics using Superconducting Artificial Atoms and Nanomechanics
    • 発表場所
      NTT Atsugi R & D center(Kanagawa)
    • 年月日
      2010-03-05
  • [学会発表] Optical control of nanomechanical vibration in GaAs resonators2010

    • 著者名/発表者名
      H.Okamoto
    • 学会等名
      Workshop on Quantum Physics using Superconducting Artificial Atoms and Nanomechanics
    • 発表場所
      NTT Atsugi R & D center(Kanagawa)
    • 年月日
      2010-03-05
  • [学会発表] Electromechanical logic gates via non-degenerate parametric down conversion2010

    • 著者名/発表者名
      I.Mahboob
    • 学会等名
      Workshop on Quantum Physics using Superconducting Artificial Atoms and Nanomechanics
    • 発表場所
      NTT Atsugi R & D center(Kanagawa)
    • 年月日
      2010-03-05
  • [学会発表] Quantum state engineering based on flux qubit and nanomechanical resonator2010

    • 著者名/発表者名
      Yingdan Wang
    • 学会等名
      Workshop on Quantum Physics using Superconducting Artificial Atoms and Nanomechanics
    • 発表場所
      NTT Atsugi R & D center(Kanagawa)
    • 年月日
      2010-03-04
  • [学会発表] In-situ tuning the gap of a superconducting flux qubit2010

    • 著者名/発表者名
      Xiaobo Zhu
    • 学会等名
      Workshop on Quantum Physics using Superconducting Artificial Atoms and Nanomechanics
    • 発表場所
      NTT Atsugi R & D center(Kanagawa)
    • 年月日
      2010-03-04
  • [学会発表] Experimentally realizable controlled NOT gate in a flux qubit/resonator system2010

    • 著者名/発表者名
      Shiro Saito
    • 学会等名
      Workshop on Quantum Physics using Superconducting Artificial Atoms and Nanomechanics
    • 発表場所
      NTT Atsugi R & D center(Kanagawa)
    • 年月日
      2010-03-04
  • [学会発表] Mediation of entanglement between a microscopic two level system and a macroscopic superconducting resonator using a persistent current qubit2010

    • 著者名/発表者名
      Alexander Kemp
    • 学会等名
      Workshop on Quantum Physics using Superconducting Artificial Atoms and Nanomechanics
    • 発表場所
      NTT Atsugi R & D center(Kanagawa)
    • 年月日
      2010-03-04
  • [学会発表] Superconducting flux qubit readout using Josephson bifurcation amplifier2010

    • 著者名/発表者名
      Kousuke Kakuyanagi
    • 学会等名
      Workshop on Quantum Physics using Superconducting Artificial Atoms and Nanomechanics
    • 発表場所
      NTT Atsugi R & D center(Kanagawa)
    • 年月日
      2010-03-04
  • [学会発表] Micro/Nanoelectromechanical Systems for Advanced Semiconductor Devices(招待講演)2010

    • 著者名/発表者名
      H.Yamaguchi, I.Mahboob, H.Okamoto, K.Onomitsu
    • 学会等名
      2010 International RCIQE/CREST Joint Workshop
    • 発表場所
      Sapporo
    • 年月日
      2010-03-02
  • [学会発表] Superconducting Qubit as an Entanglement Generator(招待講演)2009

    • 著者名/発表者名
      K.Semba
    • 学会等名
      International Conference on Quantum Technologies : Information and Communication
    • 発表場所
      Waseda University, Japan
    • 年月日
      20091209-20091211
  • [学会発表] Superconducting Qubit as an Entanglement Generator(招待講演)2009

    • 著者名/発表者名
      K.Semba
    • 学会等名
      International Conference on Quantum Information and Technology National Institute of Informatics
    • 発表場所
      Tokyo, Japan
    • 年月日
      20091202-20091205
  • [学会発表] Control of Entanglement and Quantum Superposition of Superconducting Persistent Current Qubit Few Photon System(招待講演)2009

    • 著者名/発表者名
      K.Semba
    • 学会等名
      22nd International Symposium on Superconductivity(ISS2009)
    • 発表場所
      Tsukuba, Japan
    • 年月日
      20091102-20091104
  • [学会発表] Time domain qubit state measurement by Josephson bifurcation amplifier2009

    • 著者名/発表者名
      K.Kakuyanagi
    • 学会等名
      445^<th> Wilhelm and Else Heraeus Seminar
    • 発表場所
      Dab Honnef(Germany)
    • 年月日
      20091101-20091105
  • [学会発表] Dynamics of a superconducting resonator coupled to a flux qubit2009

    • 著者名/発表者名
      A.Kemp
    • 学会等名
      Quantum Measurement and Metrology with Solid State
    • 発表場所
      Dab Honnef(Germany)
    • 年月日
      20091101-20091105
  • [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II2009

    • 著者名/発表者名
      K.Kakuyanagi
    • 学会等名
      物理学会(秋季大会)
    • 発表場所
      熊本
    • 年月日
      20090925-20090928
  • [学会発表] ジョセフソン分岐増幅(JBA)回路による磁束量子ビット測定の進展2009

    • 著者名/発表者名
      K.Kakuyanagi
    • 学会等名
      応物学会
    • 発表場所
      富山
    • 年月日
      20090908-20090911
  • [学会発表] Quantum state control, entanglement, and readout of the Josephson persistent-current qubit(招待講演)2009

    • 著者名/発表者名
      K.Semba
    • 学会等名
      The 3rd International Workshop and School on Solid State Based Quantum Information Processing(QIP 2009)
    • 発表場所
      Herrsching Munich, Germany
    • 年月日
      20090630-20090703
  • [学会発表] Decoherence in a superconducting flux qubit2009

    • 著者名/発表者名
      A.Kemp
    • 学会等名
      ISEC2009
    • 発表場所
      Fukuoka, Japan
    • 年月日
      20090616-20090619
  • [学会発表] Tunable gap flux qubit2009

    • 著者名/発表者名
      X.Zhu
    • 学会等名
      ISEC2009
    • 発表場所
      Fukuoka, Japan
    • 年月日
      20090616-20090619
  • [学会発表] 最適磁束バイアスにおける磁束量子ビット共鳴線の非対称性2009

    • 著者名/発表者名
      S.Karimoto
    • 学会等名
      ISEC2009
    • 発表場所
      Fukuoka, Japan
    • 年月日
      20090616-20090619
  • [学会発表] Non-switching readout of conducting flux qubit using Josephson bifurcation amplifier2009

    • 著者名/発表者名
      K.Kakuyanagi
    • 学会等名
      ISEC2009
    • 発表場所
      Fukuoka, Japan
    • 年月日
      20090616-20090619
  • [学会発表] Piezoelectric displacement detection in a microelectromechanical resonator via a silicon field effect transistor2009

    • 著者名/発表者名
      I.Mahboob, K.Nishiguchi, A.Fujiwara, H.Yamaguchi
    • 学会等名
      International Symposium on Advanced Nanodevices and Nanotechnology(ISANN2009)
    • 発表場所
      Hawaii, US
    • 年月日
      2009-12-01
  • [学会発表] シリコンFETを用いた室温における圧電効果変位検出2009

    • 著者名/発表者名
      Imran Mahboob, 西口克彦, 藤原聡, 山口浩司
    • 学会等名
      第70回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      富山大学
    • 年月日
      2009-09-09
  • [学会発表] Manipulating the dynamical potential well of a parametric resonator2009

    • 著者名/発表者名
      I.Mahboob, C.Froitier, H.Yamaguchi
    • 学会等名
      14th International Conference on Modulated Semiconductor Structures(MSS14)
    • 発表場所
      Kobe
    • 年月日
      2009-07-23
  • [学会発表] Heterostructure-based Micro/Nanomechanical Systems(招待講演)2009

    • 著者名/発表者名
      H.Yamaguchi
    • 学会等名
      18th International Conference on Electronic Properties of Two-Dimensional Systems(EP2DS18)
    • 発表場所
      Kobe
    • 年月日
      2009-07-20
  • [備考]

    • URL

      http://www.brl.ntt.co.jp/J/group_007/group_007.html

  • [備考]

    • URL

      http://www.brl.ntt.co.jp/J/group_005/group_005.html

  • [産業財産権] 超伝導非線形共振回路を用いた、測定回路の常伝導転移を伴わない、磁束量子ビットの高速非熱的状態測定装置2009

    • 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
      特許特願2009-121380
    • 出願年月日
      2009-05-19

URL: 

公開日: 2011-06-16   更新日: 2016-04-21  

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