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2010 年度 実績報告書

超伝導人工原子を用いた量子メモリーの研究

研究課題

研究課題/領域番号 22241025
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 根本 香絵  国立情報学研究所, 情報学プリンシプル研究系, 教授 (80370104)
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)
狩元 慎一  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, 研究主任 (80393734)
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)
キーワード量子メモリー / 超伝導 / 人工原子 / (超)強結合 / cavity-QED(共振器量子電磁力学) / 光の強結合領域 / エンタングルメント / 擬確率分布関数
研究概要

【NTT実験グループ】量子メモリーの候補として、高Q共振器中のマイクロ波光子、超伝導接合中の量子二準位系(TLS)、測定回路の無い超伝導量子ビット,結晶中のスピン等々を実験を含め検討した。コヒーレンス特性、結合エネルギー、拡張可能性 等から、ダイヤモンド結晶中のNVスピンアンサンブルが最も有望と判断し、超伝導人工原子との実験に用いるダイヤモンド結晶の準備を開始した。
・予定どおりマイルストーン【A-1】:(共振器中の光子寿命)>(マイクロ秒)を達成したが、JBA測定回路と組み合わせた超伝導人工原子寿命の改良は容易ではなく地道に一つ一つ可能性を検討している状況。
・デコヒーレンスの主因と考えられているTLSの少ない超伝導材料で超伝導人工原子を作製するための接合作製手法、基板と超伝導物質の組合せ に関する情報収集と調査検討を行なった。
・トンネルエネルギー可変型の磁束量子ビット作製に成功した(Appl. Phys. Lett. 97,102503(2010))。今後、この新型の人工原子デバイスを用いて量子メモリーとの結合の実験に本格的に着手する予定。
【NII理論グループ】超伝導磁束量子ビットとマイクロ波を中心に、他の物理系も含めた合成系について理論的にモデル化し、数値解析を行った。この数値解析と実験データと比較することで、相互作用の形を評価し、系の量子的な振る舞いを検討した。
量子ビット系と光学系とを併せて解析するために、擬確率分布関数を用いた合成系の新しい理論的表現を検討した。高次元系では量子性の評価が難しため、エンタングルメントと純粋度の評価への応用について議論し、指標としての定性的な結果が得られた。測定実験の簡略化には至っていないが、比較的簡単計算可能な指標となれば実験結果の評価にも大変有用である。

  • 研究成果

    (25件)

すべて 2011 2010 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (20件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Coherent Operation of a Gap-tunable Flux gubit2010

    • 著者名/発表者名
      Xiaobo Zhu, Alexander Kemp, Shiro Saito, Kouichi Semba
    • 雑誌名

      Appl.Phys.Lett.

      巻: 97 ページ: 102503

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quantum Zeno effect with a superconducting Qubit2010

    • 著者名/発表者名
      Yuichiro Matsuzaki, Shiro Saito, Kosuke Kakuyanagi, Kouichi Semba
    • 雑誌名

      Phys.Rev.B

      巻: 82 ページ: 180518(R)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Generation of Non-Classical Microwave Photon States in an Inductor-Capacitor Resonator Coupled to a Superconducting Flux Qubit2010

    • 著者名/発表者名
      Kosuke Kakuyanagi, Seiichiro Kagei, Shiro Saito, Hayato Nakano, Kouichi Semba
    • 雑誌名

      Appl.Phys.Express

      巻: 3 ページ: 103101

    • 査読あり
  • [学会発表] Observation of sigma _x coupling signal in a gap-tunable flux2011

    • 著者名/発表者名
      Xiaobo Zhu
    • 学会等名
      APS March meeting
    • 発表場所
      Dallas.USA
    • 年月日
      2011-03-22
  • [学会発表] Energy Flow and Information Flow in Qubit Measurement Process2011

    • 著者名/発表者名
      Hayato Nakano
    • 学会等名
      International Conference in Quantum Bio-Informatic Center
    • 発表場所
      千葉・野田
    • 年月日
      2011-03-11
  • [学会発表] Entanglement between Macroscopic Resonator and Microscopic Two Level System through a Flux Qubit2011

    • 著者名/発表者名
      Shiro Saito
    • 学会等名
      DMQS2010
    • 発表場所
      東京大学
    • 年月日
      2011-02-14
  • [学会発表] Time-evolution during Superconducting Measurement Process2011

    • 著者名/発表者名
      Hayato Nakano
    • 学会等名
      nanoPHYS'11
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2011-01-26
  • [学会発表] 超伝導量子ビット読み出し過程の情報理論的考察2010

    • 著者名/発表者名
      中ノ勇人
    • 学会等名
      第23回量子情報技術研究会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      20101115-20101116
  • [学会発表] 超伝導量子ビット測定における、量子ビット・プローブ間のエンタングルメント形成とその破壊2010

    • 著者名/発表者名
      中ノ勇人
    • 学会等名
      Quantum coherence and decoherence
    • 発表場所
      Benasque, Spain
    • 年月日
      20100906-20100917
  • [学会発表] Superconductivity and Josephson circuit QED2010

    • 著者名/発表者名
      仙場浩一
    • 学会等名
      Quantum Information Processing Summer School 2010
    • 発表場所
      沖縄
    • 年月日
      20100827-20100828
  • [学会発表] SQUIDをプローブとする超伝導量子ビットの状態測定を時間発展過程として理解する2010

    • 著者名/発表者名
      中ノ勇人
    • 学会等名
      京大基研研究会「量子科学における双対性とスケール」
    • 発表場所
      京都大学基礎物理研究所
    • 年月日
      2010-11-05
  • [学会発表] A Superconducting qubit as a quantum transformer between a microscopic quantum memory and a macroscopic resonator2010

    • 著者名/発表者名
      Alexander Kemp
    • 学会等名
      ICQT2010(NII)
    • 発表場所
      国立情報学研究所
    • 年月日
      2010-10-21
  • [学会発表] JBA測定による被測定量子ビットのエネルギー変化とそれを利用した量子フィードバックの提案2010

    • 著者名/発表者名
      角柳孝輔
    • 学会等名
      日本物理学会(秋季大会)
    • 発表場所
      大阪府立大学
    • 年月日
      2010-09-23
  • [学会発表] Observation of sigma x coupling signal in gap-tunable flux qubit2010

    • 著者名/発表者名
      Xiaobo Zhu
    • 学会等名
      日本物理学会(秋季大会)
    • 発表場所
      大阪府立大学
    • 年月日
      2010-09-23
  • [学会発表] デコヒーレンスが強い場合の超伝導量子ビット読み出しの終状態について2010

    • 著者名/発表者名
      中ノ勇人
    • 学会等名
      日本物理学会(秋季大会)
    • 発表場所
      大阪府立大学
    • 年月日
      2010-09-23
  • [学会発表] 超伝導量子ビット・マイクロ波光子系における量子状態測定2010

    • 著者名/発表者名
      仙場浩一
    • 学会等名
      小澤正直先生ダブル受賞記念講演会
    • 発表場所
      国立情報学研究所
    • 年月日
      2010-09-17
  • [学会発表] 量子情報・量子計算2010

    • 著者名/発表者名
      根本香絵
    • 学会等名
      情報計算化学生物学会年会(CBI Annual meeting 2010)
    • 発表場所
      一ツ橋記念講堂
    • 年月日
      2010-09-15
  • [学会発表] トンネルエネルギー可変な超伝導磁束量子ビットのコヒーレント制御2010

    • 著者名/発表者名
      仙場浩一
    • 学会等名
      応用物理学学術講演会(2010年秋季)
    • 発表場所
      長崎大学
    • 年月日
      2010-09-14
  • [学会発表] 超伝導量子ビットの実験と量子力学の基礎的問題2010

    • 著者名/発表者名
      中ノ勇人
    • 学会等名
      QBICサマースクール
    • 発表場所
      東京理科大学
    • 年月日
      2010-08-27
  • [学会発表] マイクロ波共振器・ジョセフソン量子ビット系のコヒーレント量子操作2010

    • 著者名/発表者名
      仙場浩一
    • 学会等名
      外部場の時間操作と実時間物理現象
    • 発表場所
      東京大学
    • 年月日
      2010-06-23
  • [学会発表] ジョセフソン分岐増幅器をプローブとする量子ビット測定における、プローブ・量子ビット相関の時間発展と混合状態への転移の解析2010

    • 著者名/発表者名
      中ノ勇人
    • 学会等名
      外部場の時間操作と実時間物理現象
    • 発表場所
      東京大学
    • 年月日
      2010-06-23
  • [学会発表] Manipulation of entanglement in the heterogeneous guantum system2010

    • 著者名/発表者名
      仙場浩一
    • 学会等名
      3rd IQIS 2010
    • 発表場所
      Turin, Italy
    • 年月日
      2010-05-27
  • [学会発表] 電圧状態転移後のジョセフソン接合の量子ダイナミクスの考察2010

    • 著者名/発表者名
      中ノ勇人
    • 学会等名
      量子情報技術研究会(QIT22)
    • 発表場所
      大阪大学
    • 年月日
      2010-05-10
  • [備考]

    • URL

      http://www.brl.ntt.co.jp/group/butsucho-g/

  • [産業財産権] 超伝導磁束量子ビット回路2010

    • 発明者名
      ズー・シャオボ,齊藤志郎、ケンプ・アレクサンダー,仙場浩一
    • 権利者名
      日本電信電話
    • 産業財産権番号
      特願2010-151720
    • 出願年月日
      2010-07-02

URL: 

公開日: 2012-07-19  

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