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2007 年度 実績報告書

フラクソンの量子論

研究課題

研究課題/領域番号 18540352
研究機関広島大学

研究代表者

畠中 憲之  広島大学, 大学院・総合科学研究科, 教授 (70363009)

キーワード磁束量子 / 量子ビット / トンネル現象
研究概要

本年度は,前年度調査したフラクソン(磁束量子)の量子力学的特性を基に量子情報科学への応用として内部自由度を有する新しいタイプの新規量子ビットを提案した.
1.半整数フラクソン量子ビットの提案
通常のジョセフソン伝送線路と異なり,強磁性絶縁層を有する伝送路においては,フラクソンは半整数に量子化され,二つの半整数フラクソンが結合した新しい状態(半整数束縛フラクソン状態)を形成することを明らかにした.この状態では,フラクソンの相対運動による内部振動が生じる.我々は,この新しい振動を量子化して出現する量子状態を用いることによって,移動可能な量子ビット(半整数フラクソン量子ビット)を提案した.この量子ビットは,先に我々が提案したブリーザー量子ビットと異なり,トポロジカルな安定性を有する.
2.フラクソンの相対論的量子論
フラクソン(反フラクソン)は,ローレンツ不変性を有するサイン・ゴルドン方程式に支配され,相対論的粒子として振舞う,そして,それらが結合したブリーザーもまた,内部振動しながら移動する安定な相対論的粒子と考えられる,しかし,電流バイアス下では,ブリーザーはフラクソンと反フラクソンへと崩壊する.我々は,この量子力学的崩壊を調査し,ちょうど,素粒子の一つであるミューオンが崩壊するのと同様,量子崩壊に相対論的時間遅れが生じることを明らかにした.
3.古典フラクソンによる量子操作
古典フラクソンが,量子コンピュータの基本構成要素である量子ビットへ与える影響を調べた.結果,古典フラクソンを用いて量子ビットの結合を制御できることがわかった.そして,これを利用して制御NOT量子論理ゲートが構築できることがわかった.
以上の結果を踏まえ最終年度となる来年度は,フラクソンの量子性を用いた量子論の根幹問題に挑戦するとともに,量子フラクソンならびに古典フラクソンを用いた量子情報科学についてさらに検討を進めたい.

  • 研究成果

    (18件)

すべて 2008 2007

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 8件) 学会発表 (9件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Mobile qubits in quantum Josephson circuits2008

    • 著者名/発表者名
      T. Fujii
    • 雑誌名

      Physical Review B 77

      ページ: 024505(1)-(8)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mobile fluxon qubits in a long superconductor-ferromagnet-superconduct or Josephson junction2008

    • 著者名/発表者名
      M. Nishida
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Conference Series (印刷中)

      ページ: (4/30)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nonstationary boundary effect for a quantum flux in superconducting nanocircuits2008

    • 著者名/発表者名
      K. Takashima
    • 雑誌名

      Journal of Physics A (印刷中)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] The effect of dissipation on quantum transmission resonance2007

    • 著者名/発表者名
      K. Konno
    • 雑誌名

      Physics Letters A 368

      ページ: 442-449

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fluxon-based gate controls of capacitively coupled flux-based-phase qubits2007

    • 著者名/発表者名
      S. Matsuo
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters 91

      ページ: 093103(1)-(3)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Generation of macroscopic entangled states in coupled superconducting phase qubits2007

    • 著者名/発表者名
      S. Matsuo
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan 76

      ページ: 054802(1)-(6)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Time dilation of a bound half-fluxon pair in a long Josephson junction with a ferromagnetic insulator2007

    • 著者名/発表者名
      M. Nishida
    • 雑誌名

      Physical Review Letters 99

      ページ: 207004(1)-(4)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Flying superconducting qubits2007

    • 著者名/発表者名
      T. Fujii
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Applied Superconductivity 17

      ページ: 97-100

    • 査読あり
  • [学会発表] 超伝導量子回路における"動的カシミール効果"2008

    • 著者名/発表者名
      高嶋耕司
    • 学会等名
      応用物理学会第55回学術講演会
    • 発表場所
      日本大学(船橋)
    • 年月日
      2008-03-27
  • [学会発表] 超伝導/強磁性/超伝導接合中のπフラクソン対における相対論的時間遅れ2008

    • 著者名/発表者名
      西田宗弘
    • 学会等名
      日本物理学会第63回年次大会
    • 発表場所
      近畿大学(東大阪市)
    • 年月日
      2008-03-24
  • [学会発表] 磁束量子を用いた超伝導位相量子ビットのエンタングルメント生成2008

    • 著者名/発表者名
      藤井敏之
    • 学会等名
      日本物理学会第63回年次大会
    • 発表場所
      近畿大学(東大阪市)
    • 年月日
      2008-03-23
  • [学会発表] 磁束量子を用いた超伝導位相量子ビット間の相互作用制御2008

    • 著者名/発表者名
      松尾繁政
    • 学会等名
      日本物理学会第63回年次大会
    • 発表場所
      近畿大学(東大阪市)
    • 年月日
      2008-03-23
  • [学会発表] Theory of multipartite entangled state generation in coupled phase qubits2007

    • 著者名/発表者名
      T. Fujii
    • 学会等名
      International Conference on Quantum information processing and Communication 2007
    • 発表場所
      Barcelona, Spain
    • 年月日
      2007-10-16
  • [学会発表] 相対論的ジョセフソン・ブリーザーの量子崩壊2007

    • 著者名/発表者名
      藤井敏之
    • 学会等名
      日本物理学会第62回年次大会
    • 発表場所
      北海道大学(札幌)
    • 年月日
      2007-09-22
  • [学会発表] 超伝導位相量子ビットにおける量子絡み合い状態の生成2007

    • 著者名/発表者名
      松尾繁政
    • 学会等名
      日本物理学会第62回年次大会
    • 発表場所
      北海道大学(札幌)
    • 年月日
      2007-09-22
  • [学会発表] Mobile fluxon qubits in a long superconductor-ferromagnet-superconduct or Josephson junction2007

    • 著者名/発表者名
      M. Nishida
    • 学会等名
      European Conference on Applied Superconductivity
    • 発表場所
      Brussels, Belgium
    • 年月日
      2007-09-20
  • [学会発表] Dynamical Casimir effect in Josephson artificial atoms2007

    • 著者名/発表者名
      畠中憲之
    • 学会等名
      Workshop on Quantum Field Theory under the in fluence of external conditions (QFEXT07)
    • 発表場所
      Leipzig ドイツ
    • 年月日
      2007-09-20
  • [産業財産権] 単一光子発生方法および装置、並びに単一光子検出方法及び装置2008

    • 発明者名
      高嶋耕司
    • 権利者名
      IHI・広島大学
    • 産業財産権番号
      特願2008-060586
    • 出願年月日
      2008-03-14

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公開日: 2010-02-04   更新日: 2016-04-21  

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