量子超越性を導く超伝導スピントロニクス量子計算回路の創出

创建超导自旋电子量子计算电路，实现量子霸权

• 批准号: 19H00764
• 负责人: 山下 太郎
• 金额: $ 29.29万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-01 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19H00764/
• 关键词: 量子ビット; ジョセフソン接合; 強磁性体; 超伝導古典回路; 超伝導; スピントロニクス

本年度はまず、本研究のコア技術となる強磁性ジョセフソン接合（π接合）を導入した量子ビットの研究開発を進めた。窒化物ベースのπ接合を位相シフタとして組み込んだ共振器結合型の量子ビットの設計及び素子作製まで完了し、現在原理実証及びコヒーレンス時間等の特性評価を進めている。現在のπ接合では磁性層にCuNiを用いているが、より均一性に優れたPdNiを磁性層材料として用いたπ接合の開発も並行して進めた。また、量子回路を低温下で制御するための単一磁束量子回路または半磁束量子回路といった超伝導古典回路に関して、要求される消費電力やそのために必要な物理パラメータを抽出した上で、制御用回路の具体的な回路構成に関して検討を行いシミュレーションベースで回路設計を進めた。今後は特に、量子制御に要求される小さなタイミングジッタ等の仕様を満たしつつ低消費電力性を実現可能な構成を探索していく。さらに、モノリシック化を見据えた量子回路作製プロセスや材料選択に関しても議論を進め、窒化ニオブベースのジョセフソン接合を用いた回路における臨界電流密度やインダクタンス等の回路パラメータ抽出を進めた。今後は得られた回路パラメータをシミュレーションにフィードバックし、実際の回路作製を行う予定である。また、モノリシック化に適した量子・古典ハイブリッド回路の素子構造の検討を開始したほか、将来的により効率的な量子回路及び半磁束量子回路の評価を可能とするため、低雑音アンプやサーキュレータ等の低温コンポーネントを購入し特性評価系の構築を進めた。

This year, the research and development of ferromagnetic bonding (π bonding) is progressing. The design and fabrication of the quantum phase of the resonator combination are completed, the principle of the present invention is demonstrated, and the characteristics of the quantum phase of the resonator combination are evaluated. Now the π junction is used in the magnetic layer. The uniformity is excellent. The π junction is used in the magnetic layer. The quantum circuit is controlled at low temperature by a single magnetic beam quantum circuit, a semi-magnetic beam quantum circuit, and a super-conductive classical circuit. The requirements for the consumption of electric power and the requirements for the extraction of physical parameters are discussed in detail in the circuit design. In the future, we will explore the possible composition of low power consumption due to the requirements of special and quantum control. In this paper, we discuss the critical current density of quantum circuits, such as quantum circuits, quantum circuits, In the future, the loop control system will be set up according to the actual operation. The study of the element structure of quantum classical magnetic beam circuits has begun, and the evaluation of quantum circuits and semi-magnetic beam quantum circuits with high efficiency in the future has been carried out.

项目成果

Phase-shift flux qubit with ferromagnetic π junction

具有铁磁 π 结的相移通量量子位

• 发表时间: 2019
• 作者: Taro Yamashita;Kun Zuo;Yoshiro Urade;Wei Qiu;Hirotaka Terai;Akira Fujimaki and Yasunobu Nakamura
• 通讯作者: Akira Fujimaki and Yasunobu Nakamura

NbN-based superconducting quantum circuit on Si substrate

Si衬底上NbN基超导量子电路

• 发表时间: 2019
• 作者: Sunmi Kim;Taro Yamashita;Tomoko Fuse;Fumiki Yoshihara;Wei Qiu;Ziqiao Ao;Hirotaka Terai and Kouichi Semba
• 通讯作者: Hirotaka Terai and Kouichi Semba