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2020 年度 実績報告書

非線形共振器を用いた量子情報処理および量子測定

研究課題

研究課題/領域番号 18F18364
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

中村 泰信  国立研究開発法人理化学研究所, 創発物性科学研究センター, グループディレクター (90524083)

研究分担者 VAN LOO ARJAN  国立研究開発法人理化学研究所, 創発物性科学研究セ ンター, 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2018-11-09 – 2021-03-31
キーワードsuperconducting qubit / microwave quantum optics / nonlinear resonator / parametric oscillation / quantum amplifier
研究実績の概要

The main goal of the project was to develop Kerr Parametric Oscillators (KPOs). These KPOs were to be used first to generate itinerant cat states, with further goals being observation of chaotic behaviour across the quantum-classical boundary, implementing two-KPO gates, and moving towards implementations of quantum simulations using KPOs.
Several generations of KPOs have been designed, fabricated, and experimentally characterized. The first generations suffered from high loss rates, rendering most of the mentioned experimental goals impossible. The device was improved each generation, and the most recent generation has properties that may allow proof-of-principle demonstrations of some of the mentioned experiments. Moreover, we know how to further improve the device characteristics for future experiments. This project has not yet lead to published results, is promising regarding future results.
Besides the main project, I developed Josephson parametric amplifiers for a collaboration with an axion search team. These amplifiers will allow them to show or exclude the existence of axions in a much shorter timescale than would be possible using only conventional HEMT amplifiers. The amplifiers were tested to work, and are in current use within that project. We have so far co-authored 2 papers on this subject.
I also collaborated with S. Kono on his project on developing a Josephson Quantum Filter, aiming to break the trade-off between fast control of a qubit, and the decay of that qubit due to the presence of the control line.

現在までの達成度 (段落)

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件)

  • [国際共同研究] Institute for Basic Science(韓国)

    • 国名
      韓国
    • 外国機関名
      Institute for Basic Science
  • [雑誌論文] Characterization of a flux-driven Josephson parametric amplifier with near quantum-limited added noise for axion search experiments2021

    • 著者名/発表者名
      Kutlu Caglar、van Loo Arjan Ferdinand、Uchaikin Sergey、Matlashov Andrei Nikolaevich、Lee Doyu、Oh Seonjeong、Kim Jinsu、Chung Woohyun、Nakamura Yasunobu、Semertzidis Yannis K
    • 雑誌名

      Superconductor Science and Technology

      巻: - ページ: -

    • DOI

      10.1088/1361-6668/abf23b

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Breaking the trade-off between fast control and long lifetime of a superconducting qubit2020

    • 著者名/発表者名
      Kono S.、Koshino K.、Lachance-Quirion D.、van Loo A. F.、Tabuchi Y.、Noguchi A.、Nakamura Y.
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 11 ページ: 3683

    • DOI

      10.1038/s41467-020-17511-y

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] In-situ enhancement of magnon lifetimes for quantum magnonics2021

    • 著者名/発表者名
      S. P. Wolski, D. Lachance-Quirion, A. F. van Loo, and Y. Nakamura
    • 学会等名
      日本物理学会 第76回年次大会(2021年)
  • [学会発表] Enhanced magnon lifetimes in out-of-equilibrium quantum magnonics2021

    • 著者名/発表者名
      S. Wolski, D. Lachance-Quirion, A. van Loo, and Y. Nakamura
    • 学会等名
      APS March Meeting 2021
    • 国際学会
  • [学会発表] Axion search with Josephson parametric amplifiers2020

    • 著者名/発表者名
      S. Uchaikin and A. van Loo
    • 学会等名
      CEMS Topical Meeting Online "Quantum Technology meets Quantum Matter"
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2021-12-27  

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