超伝導量子ビット制御・測定における伝搬モードエンジニアリング

超导量子位控制和测量中的传播模式工程

• 批准号: 18J13084
• 负责人: 河野 信吾
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-25 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18J13084/
• 关键词: 量子情報; 量子光学; 量子制御; 量子測定; 超伝導量子ビット; マイクロ波

大規模量子計算機の実現に向けた超伝導量子ビットの集積化が世界中で活発に行われている．いかに集積するかを研究することはさることながら，超伝導量子ビットの制御・測定精度の向上も依然として重要な課題である．現状の制御・測定手法は，原子物理で培われてきた技術の延長線上にある．そこで本研究では，超伝導量子ビットの制御・測定手法を，「超伝導量子ビットとマイクロ波伝搬モードの相互作用の物理」という観点で見つめなおすことにより，制御・測定精度を飛躍的に改善する新たな手法の開発を目指す．超伝導量子ビットにおける制御と緩和のトレードオフ関係を解消するために，制御線に配置されるジョセフソン非線形フィルタを提案した．超伝導量子ビットから輻射緩和により放出されたマイクロ波光子はジョセフソン非線形フィルタとの相互作用により反射されるため，超伝導量子ビットのエネルギー緩和を抑制することができる．一方，多数光子を含む制御マイクロ波パルスは，ジョセフソン非線形フィルタを飽和し透明化するため，超伝導量子ビットを効率よく制御できる．実際に，ジョセフソン非線形フィルタを有する超伝導量子ビットの制御・測定系を設計・製作した．ジョセフソン非線形フィルタにより超伝導量子ビットの緩和率が抑えられる状況にも関わらず，制御速度に相当するラビ振動数は抑制されないことを実験的に確認した．以上の結果により，ジョセフソン非線形フィルタが超伝導量子ビットの制御と緩和のトレードオフ関係を解消することの原理検証実験に成功した．本研究で開発されたジョセフソン非線形フィルタが，超伝導量子ビットの制御・測定精度を向上し，量子計算機の基盤技術になることを期待する．

The development of large-scale quantum computers is moving towards superconductivity and integration. It is still an important topic to study the aggregation and measurement accuracy of superconductivity. The present situation of the control and measurement methods, atomic physics and technology on the wiring board. In this study, we propose a new method for the control and measurement of superconductivity quantum, which is based on the physics of the interaction of superconductivity quantum and wave motion. Superconducting quantum control and relaxation of the relationship between the two, control line configuration and non-linear design. Superconductivity quantum radiation mitigation emission and reflection of optical photons from nonlinear interactions in the optical system. Superconductivity quantum radiation mitigation suppression. A large number of photons are contained in the optical fiber. In fact, the design and manufacture of the measurement system of the superconducting quantum device are carried out. The damping ratio of the non-linear vibration of the ultra-conductive material is reduced by the condition of the non-linear vibration of the ultra-conductive material, and the damping ratio of the non-linear vibration of the ultra-conductive material is reduced by the condition of the non-linear vibration of the ultra-conductive material. The above results show that the principle of solving the nonlinear problem of quantum transmission is successful. This study is aimed at improving the precision of quantum computer control and measurement by developing a novel nonlinear quantum computer system.

项目成果

Breaking the trade-off between gate and relaxation times of a superconducting qubit with a Josephson quantum filter: Experiment

使用约瑟夫森量子滤波器打破超导量子位的门和弛豫时间之间的权衡：实验

• 发表时间: 2019
• 作者: S. Kono;K. Koshino;Y. Tabuchi;A. Noguchi;D. Lachance-Quirion;and Y. Nakamura
• 通讯作者: and Y. Nakamura

伝搬マイクロ波光子の量子非破壊測定

传播微波光子的量子无损测量

• 发表时间: 2018
• 作者: Yamada Takashi;Ashida Yuki;Tatebayashi Daisuke;Himori Koichi;河野信吾，越野和樹，田渕豊，野口篤史，中村泰信
• 通讯作者: 河野信吾，越野和樹，田渕豊，野口篤史，中村泰信

Quantum non-demolition detection of an itinerant microwave photon

• DOI: 10.1038/s41567-018-0066-3
• 发表时间: 2018-06-01
• 期刊: NATURE PHYSICS
• 影响因子: 19.6
• 作者: Kono, S.;Koshino, K.;Nakamura, Y.
• 通讯作者: Nakamura, Y.

Logical measurement-based quantum computation in circuit-QED

• DOI: 10.1038/s41598-019-52866-3
• 发表时间: 2018-08
• 期刊: Scientific Reports
• 影响因子: 4.6
• 作者: J. Joo;Chang-Woo Lee;S. Kono;Jaewan Kim

Nonreciprocal microwave transmission based on Gebhard-Ruckenstein hopping

基于 Gebhard-Ruckenstein 跳频的不可逆微波传输

• DOI: 10.1103/physreva.99.013816
• 发表时间: 2019
• 期刊: Physical Review A
• 影响因子: 2.9
• 作者: Masuda Shumpei;Kono Shingo;Suzuki Keishi;Tokunaga Yuuki;Nakamura Yasunobu;Koshino Kazuki
• 通讯作者: Koshino Kazuki