幾何学的磁気構造を用いた回路量子電磁気学の研究

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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。