Study on propagation of quantum information in multiband superconductors

多带超导体中量子信息传播研究

• 批准号: 21K04157
• 负责人: 西尾 太一郎
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Tokyo University of Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04157/
• 关键词: トポロジカルソリトン; 量子位相; 磁束量子; SQUID; 多バンド超伝導体; ソリトン; 量子情報

超伝導体では、電子の位相はすべて揃っているため、量子位相はマクロに現れ、観測可能になる。我々は、2018年に２つの量子位相をもつ人工的な２バンド超伝導体Nb/AlO/Nbを作製することに成功し、Nb/AlO/Nbにおいて２つの量子位相の間にソリトン型の位相差が生じることを実験的に示した。位相差は、超伝導体中をソリトンとして伝播することが予想されるが、伝播実験に成功した例はまだ報告されていない。本研究の目的は、Nb/AlO/Nbに電流などを印加して位相差を駆動し、位相差のソリトンとしての振る舞いを観測することである。当該年度は前年度からの引き続きで、ソリトンの伝搬を観測するためのセンサーの開発を行った。位相差は、超伝導体に生じる磁束量子の磁束量から知ることができるため、超伝導体の上に微小なSQUID素子を100個程度置き、各位置でのSQUIDのアウトプットにより位相差を観測する。リソグラフィーにより２バンド超伝導体Nb/AlO/Nbの上に100個のSQUID素子を実装することに成功した。問題として、磁束量子とSQUID素子の相対位置によって観測される磁束量が変化してしまうことがわかった。これを解決するためにNb/AlO/Nb上にピンホールを開け、磁束量子の位置を固定させた。これにより、より正確に位相差を観測することに成功した。次年度はこのセンサーを用いて位相差の伝搬に関する研究を展開する。成果報告として、今年度は上記の内容について、１件の国際会議発表と2件の論文発表を行った。なお、上記の内容については次年度に学会においても公表する予定である。

Superconductor, electron phase, quantum phase, detection possibility In 2018, we successfully manufactured the Nb/AlO/Nb quantum phase transition between the quantum phase transition and the phase difference between the quantum phase transition and the phase difference. The phase difference between the two conductors is very small. The purpose of this study is to measure the phase difference and vibration of Nb/AlO/Nb. When the current year is different from the previous year, the company will start to develop new products. The phase difference of the magnetic beam quantum generated by the superconductor is measured at 100 levels, and the phase difference of the SQUID is measured at each position. The solution was successfully assembled with 2 pairs of superconducting Nb/AlO/Nb and 100 SQUID elements. The problem is that the magnetic beam quantum and SQUID elements are opposite to each other and the magnetic beam quantity is changed. The solution is Nb/AlO/Nb. The position of the magnetic beam is fixed. This is the first time that I've ever been able to do this. The next year, the research on phase difference and migration in the field of environmental protection will be carried out. The results report, the contents of this year's report, 1 international conference presentation and 2 papers presentation were carried out. The contents of the above records are set for the next year.

项目成果

Fractional flux quantum in multicomponent superconductors : Experimental studies

多组分超导体中的分数通量量子：实验研究

• 发表时间: 2022
• 作者: Y. Tanaka;H. Yamamori;S. Arisawa;T. Nishio;K. Tokiwa
• 通讯作者: K. Tokiwa

Vortex arrangement in an ultrathin superconducting bilayer disc

超薄超导双层圆盘中的涡旋排列

• DOI: 10.1016/j.physc.2022.1354208
• 发表时间: 2023
• 期刊: Physica C: Superconductivity and its Applications
• 作者: Ishizu Hiroshi;Yamamori Hirotake;Arisawa Shunichi;Nishio Taichiro;Tokiwa Kazuyasu;Tanaka Yasumoto
• 通讯作者: Tanaka Yasumoto

Phase shifter based on an ultrathin superconducting bilayer with a through-hole for a superconducting device

用于超导器件的基于带通孔的超薄超导双层的移相器

• DOI: 10.1016/j.physc.2022.1354029
• 发表时间: 2022
• 期刊: Physica C: Superconductivity and its Applications
• 作者: Ishizu Hiroshi;Yamamori Hirotake;Arisawa Shunichi;Tokiwa Kazuyasu;Tanaka Yasumoto
• 通讯作者: Tanaka Yasumoto

Observation of multiple fractional quanta in a superconducting bilayer disk with a pinhole

带针孔的超导双层盘中多个分数量子的观测

• DOI: 10.1016/j.physc.2022.1354103
• 发表时间: 2022
• 期刊: Physica C: Superconductivity and its Applications
• 作者: Ishizu Hiroshi;Yamamori Hirotake;Arisawa Shunichi;Nishio Taichiro;Tokiwa Kazuyasu;Tanaka Yasumoto
• 通讯作者: Tanaka Yasumoto