銅酸化物超伝導体の磁束量子ビットにおける量子コヒーレンスの研究

2010 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21710100
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: ナノ構造科学
• 研究機関: 独立行政法人産業技術総合研究所
• 研究代表者: 柏谷 裕美 独立行政法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス研究部門, 研究員 (60443181)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2010
• キーワード: 量子情報 / 量子ビット / 銅酸化物超伝導体 / 固有ジョセブソン接合

研究概要

銅酸化物超伝導体を用いて作製される固有ジョセブソン接合は、高温で動作する量子ビットの候補として期待されている。本研究ではBi系銅酸化物超伝導体の固有ジョセブソン接合の量子効果を解明するために、ジョセブソン接合間の電磁気的相互作用が最も強い場合の接合列のスイッチングダイナミクスを研究した。従来知られている範囲では、単一のジョセブソン接合は一つの量子力学系を構成するが、量子力学系の多体効果については、対応する実験を行うことが難しく未解明であった。実際に固有接合を作成し極低温でのスイッチング動作を解析した結果、固有ジョセブソン接合中の複数の接合が同時にスイッチするmultijunction switching(MJS)現象を発見した。これは、相互作用により複数の量子力学系が同時に動作することを示している。回路中の負荷抵抗の値で同時スイッチ数が制御出来る新奇スイッチ現象であることも判明し、将来的に多ビットを同時制御できる可能性を示唆している。

研究成果

• [雑誌論文] Fabrication of weak-link Nb-based nano-SQUIDs by FIB process (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Matsumoto, H.Kashiwaya, H.Shibata, H.Takayanagi, S.Nomura, S.Kashiwaya
  • 雑誌名: physica C (掲載確定)
• [雑誌論文] C-axis critical current of a PrFeAs_0.7 single crystal, Appl. (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Kashiwaya, K.Shirai, T.Matsumoto, H.Shibata, H.Kambara, M.Ishikado, H.Eisaki, A.Iyo, S.Shamoto, I.Kurosawa
  • 雑誌名: Phys.Lett. 96 ページ: 202504-1-202504-3
• [雑誌論文] Multi-junction switching in Bi_2Sr_1.6La_0.4CuO_6+δ intrinsic Josephson junctions, Appl. (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Kashiwaya, T.Matsumoto, H.Shibata, H.Eisaki, Y.Yoshida, H.Kambara, S.Kawabata, S.Kashiwaya
  • 雑誌名: Phys.Express 3 ページ: 043101-043101-043103
• [学会発表] Bi2201固有ジョセフソン接合のセカンドスイッチの特性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 柏谷裕美、松本哲朗、柴田肇、永崎洋、吉田良行、川畑史郎、田仲由喜夫、柏谷聡
  • 学会等名: 日本物理学会第65回年次大会
  • 発表場所: 岡山大学
  • 年月日: 20100200
• [学会発表] Switching Properties in Bi2201 Intrinsic Josephson Junctions (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Kashiwaya, T.Matsumoto, H.Shibata, H.Eisaki, Y.Yoshida, S.Kawabata, Y.Tanaka, S.Kashiwaya
  • 学会等名: 23rd International Symposium on Superconductivity (ISS2010)
  • 発表場所: つくば国際会議場
  • 年月日: 2010-11-03
• [学会発表] Strong Coupling Effect on MQT of Bi_Sr_1.6La_0.4Cu_O6+δ Intrinsic Josephson Junctions (2009)
  • 著者名/発表者名: H.Kashiwaya, T.Matsumoto, H.Shibata, H.Eisaki, Y.Yoshida, S.Kawabata, Y.Tanaka, S.Kashiwaya
  • 学会等名: 9th International Conference on Materials and Mechanisms of Superconductivity (M2S-IX)
  • 発表場所: 京王プラザホテル(東京)
  • 年月日: 2009-09-08
• [産業財産権] 固有ジョセフソン接合素子、及び、これを用いた量子ビット、超伝導量子干渉素子、テラヘルツ検出器、テラヘルツ発振器、電圧標準装置、ミリ波・サブミリ波受信機、並びに、固有ジョセフソン接合素子の製造方法 (2010)
  • 発明者名: 柏谷裕美、柏谷聡
  • 産業財産権番号: 特許,特願2010-105228
  • 出願年月日: 2010-04-30