幾何学的磁気構造を用いた回路量子電磁気学の研究

利用几何磁结构的电路量子电磁学研究

• 批准号: 20H02561
• 负责人: 中村 秀司
• 金额: $ 11.23万
• 依托单位: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H02561/
• 关键词: 磁性体; 回路量子電磁気学; 超伝導共振器; トポロジー; 欠陥準位; 回転運動; 超伝導量子ビット; ２準位系

物質と光の相互作用に関わる研究は、物理学の基本的なテーマの一つであり原子と光子を用いた量子電磁気学から、回路上に実装された人工原子と共振器中の光子を用いた回路量子電磁気学へと進展してきた。本研究では、強磁性体中に現れる幾何学的磁気構造による人工原子の実現を通して、従来の回路量子電磁気学では未開拓だった空間的に非一様な磁気構造とマイクロ波光子の織りなす新しい物理の検出と解明に取り組んでいる。具体的には「マイクロ波光子による磁気渦回転運動の量子力学的制御と検出」を目指す。本年度は超伝導共振器からの信号を読み出す測定系の改良を行った。具体的には、無冷媒希釈冷凍機中に超伝導量子ビットを読み出す測定システムを構築し、より高感度な測定が行える測定環境を整えた。結果、超伝導量子ビットと超伝導共振器がコヒーレントに結合し、超伝導量子ビットの状態を超伝導共振器の周波数シフトとして測定することに成功した。今後、超伝導量子ビットを磁性円盤に置き換え、超伝導量子干渉素子をもった超伝導共振器を利用することすることで、磁性円盤の回転を超伝導共振器の周波数変化として読み出すことに取り組む。

对物质和光的相互作用的研究已经从使用原子和光子（这是物理学的基本主题）到使用谐振器中电路和光子实现的人工原子的电路量子电磁作用的量子电磁作用。这项研究正在努力通过使用在铁磁性中出现的几何磁结构来实现人工原子，从而检测并阐明在空间不合均不合并的磁性结构和微波光子之间的新物理。具体而言，目的是“通过微波光子对磁涡旋旋转运动的量子机械控制和检测”。今年，我们对测量系统进行了改进，该测量系统读取了超导谐振器的信号。具体而言，已经构建了一个测量系统，该系统将超导Qubit读取到无制冷剂稀释的冰箱中，现在可以使用测量环境进行更敏感的测量。结果，超导量子和超导谐振器连贯耦合，并成功测量了超导量子量子的状态作为超导谐振器的频移。将来，我们将努力通过用磁盘代替超导二极管，并使用具有超导量子量子干扰元件的超导谐振器来读取磁盘的旋转作为超导谐振器的频率变化。

项目成果

Operation of a Josephson voltage standard device cooled with a dilution refrigerator

使用稀释制冷机冷却的约瑟夫森电压标准装置的操作

• 发表时间: 2021
• 作者: Daiki Matsumaru;Shuji Nakamura;Zhengsen Jia;Michitaka Maruyama;Nobu-Hisa Kaneko
• 通讯作者: Nobu-Hisa Kaneko

Heat-Driven Electron-Motion in a Nanoscale Electronic Circuit

纳米级电子电路中的热驱动电子运动

• DOI: 10.7566/jpsj.90.113707
• 发表时间: 2021
• 期刊: Journal of the Physical Society of Japan
• 影响因子: 1.7
• 作者: Takada Shintaro;Georgiou Giorgos;Arrighi Everton;Edlbauer Hermann;Okazaki Yuma;Nakamura Shuji;Ludwig Arne;Wieck Andreas D.;Yamamoto Michihisa;Bauerle Christopher;Kaneko Nobu-Hisa
• 通讯作者: Kaneko Nobu-Hisa

Aalto University(フィンランド)

阿尔托大学（芬兰）

Dual-gate control of the surface carriers of the highly-bulk-resistive topological insulator Sn0.02Bi1.08Sb0.9Te2S

• DOI: 10.1088/1361-648x/ab997e
• 发表时间: 2020-06
• 期刊: Journal of Physics: Condensed Matter
• 作者: T. Misawa;S. Nakamura;Y. Okazaki;Y. Fukuyama;Nariaki Nasaka;Hiroki Ezure;C. Urano;N. Kaneko;T. Sasagawa

In-flight distribution of an electron within a surface acoustic wave

表面声波内电子的飞行分布

• DOI: 10.1063/5.0062491
• 发表时间: 2021
• 期刊: Applied Physics Letters
• 影响因子: 4
• 作者: Edlbauer Hermann;Wang Junliang;Ota Shunsuke;Richard Aymeric;Jadot Baptiste;Mortemousque Pierre-Andre;Okazaki Yuma;Nakamura Shuji;Kodera Tetsuo;Kaneko Nobu-Hisa;Ludwig Arne;Wieck Andreas D.;Urdampilleta Matias;Meunier Tristan;Bauerle Christopher;Takada Shi
• 通讯作者: Takada Shi