光量子情報処理のための高速超伝導光子数識別器の研究

光量子信息处理快速超导光子数鉴别器研究

• 批准号: 22K14615
• 负责人: 三津谷 有貴
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K14615/
• 关键词: 超伝導転移端センサ; 光子数識別器; 超伝導単一光子検出器; 光量子情報処理

本研究課題では、光量子計算のための超伝導光子数識別器の動作速度の高速化に関する研究を実施している。本研究では、新たに超伝導材料の検討から始め、特にモリブデンを候補として超伝導転移端センサ型の光子数識別器の開発を行う。これにより高い計数率特性を有する検出器を実現することを目的としている。高計数率特性を実現しつつも、光子数識別能を失わない（エネルギー分解能を維持）するためには、それらを両立しうる超伝導転移温度を有する超伝導転移端センサの開発が必要となる。本研究では比較的高い超伝導転移温度を有するモリブデンを用いて、また、常伝導金属として金を用いて、これらの近接二重薄膜によって超伝導転移温度を調整することとした。初年度はモリブデン・金の二重薄膜の設計と開発を実施した。まず、高速性とエネルギー分解能を両立する超伝導転移温度として、700 mK程度を目標値として設定した。モリブデン単体の超伝導転移温度は920 mK程度であるため、これをモリブデン・金の近接二重薄膜によって700 mK程度まで低下させる。この膜厚の設計として、Usadel方程式を用いて近接二重薄膜の転移温度を計算するコードを開発した。それによってモリブデンの厚さ30 nm、金の厚さ2 nmによって704 mK程度の超伝導転移温度を得られることが分かった。また、スパッタ装置において実際にモリブデンの成膜を実施し、スパッタレートの算出を行った。これにより、所望の厚さを有する薄膜の作成を行うための条件を導き出すことができた。これにより、次年度以降において、実際に光子検出器を開発する準備を行うことができた。

This research topic is to carry out the research on improving the operation speed of superconductivity photon number identifier in optical quantum computing. In this paper, we study the development of photon number identifier based on the new type of superconducting materials. The high count rate characteristic of the detector High count rate characteristics are realized, photon number recognition energy is lost, and it is necessary to open the superconductivity shift temperature. In this study, we compared the transition temperature of high temperature superconductivity with that of low temperature superconductivity, high temperature superconductivity and high temperature superconductivity. The design and development of gold double thin films in the early years High speed, high resolution, high conductivity, high temperature, 700 mK. The transition temperature of the film is about 920 mK, and the transition temperature of the film is about 700 mK. The design of the film thickness and the Usadel equation are used to calculate the transition temperature of the near-double film. The thickness of the film is 30 nm, the thickness of the film is 2 nm, and the temperature of the film is 704 mK. The film formation of the film is carried out during the operation of the device. The thickness of the film is expected to be higher than the thickness of the film. Therefore, preparations for the development of photon detectors will be made in the next year and beyond.