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超伝導人工原子によるマイクロ波量子光学および量子情報ネットワーク構築

利用超导人造原子构建微波量子光学和量子信息网络

基本信息

批准号：
13J07650
负责人：
石川豊史
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 JSPS Fellows
财政年份：
2013
资助国家：
日本
起止时间：
2013-04-01 至 2016-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

遠く離れた２つの系の間での量子情報の送受信は量子情報ネットワーク構築のための基本要素であり、重要な研究課題である。光と物質のコヒーレントな相互作用が重要となるこの分野は、近年になって超伝導回路の分野でも精力的に研究が行われるようになった。特に、超伝導LC共振器にジョセフソン接合の非線形性を組み合わせた実効的な二準位系（超伝導人工原子）は原子やイオンと比べて数千倍ほど大きい双極子モーメントを持つことから、マイクロ波光子‐超伝導人工原子間の強い相互作用を比較的容易に実現することができる。そのため、近年では、この強い相互作用を用いた共振器中の光子を制御する研究（回路量子電磁気学）や、超伝導人工原子を用いた量子光学に関する研究（マイクロ波量子光学）が活発に行われている。本研究では、このような超伝導量子回路の制御性を利用した高効率な量子情報ネットワークの実現を目標とし、超伝導人工原子を用いたマイクロ波量子光学および量子情報ネットワーク構築という課題名で研究を行っている。当研究課題では、特に超伝導共振器および超伝導人工原子を用いた、光子損失エラーに対して耐性のあるデュアルレール方式、特にタイムビンモード伝搬光子の生成についての研究を進めている。本年度は、昨年度提案したタイムビン伝搬光子生成が本当に可能かどうかを確認するため、シミュレーションを中心に研究を行った。その結果、現状の超伝導量子回路のパラメータにおいて、90%以上の生成効率を達成できることが明らかになった。しかし、実際の超伝導回路においては超伝導人工原子のエネルギーの動的制御に技術的な問題があり、シミュレーションで見積もられる実験結果は得られなかった。

The fundamental elements of quantum information construction are important research topics. The interaction between light and matter has become important. In recent years, the study of the interaction between light and matter has become important. Special, superconducting LC resonators are easy to realize by combining the nonlinear properties of the junction and the actual two-level system (superconducting artificial atoms). In recent years, the study of photon control in resonators with strong interaction (loop quantum electromagnetism) and quantum optics with superconduction artificial atoms has been carried out. The purpose of this study is to study the application of quantum optics to quantum information generation. When the research topic is, especially for the use of superconducting resonators and superconducting artificial atoms, photon loss, resistance to radiation, and special radiation, the generation of radiation photons is being studied. This year's proposal was submitted to the Central Research Office for approval. The results, the status quo of the transmission quantum circuit, the generation efficiency of more than 90% to achieve The problem of controlling the motion of artificial atoms in super-conducting circuits has been solved.

项目成果

期刊论文数量（33）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Negatively Charged Nitrogen-Vacancy Centers Placed in a 5 nm Thick Isotopically Purified 12C Diamond Layer

带负电的氮空位中心置于 5 nm 厚的同位素纯化 12C 金刚石层中

DOI：
发表时间：
2013
期刊：
影响因子：
0
作者：
K. Ohashi;T. Rosskopf;H. Watanabe;S. Tomizawa;J. Ishi-Hayase;T. Ishikawa;K. M. Fu;C. Santori;V. M. Acosta;R. G. Beausoleil;S. Shikata;C. L. Degen;and K. M. Itoh
通讯作者：
and K. M. Itoh

マイクロ波単一光子源に向けた超伝導量子回路

用于微波单光子源的超导量子电路

DOI：
发表时间：
2014
期刊：
影响因子：
0
作者：
石川豊史;楠山幸一;猪股邦宏;田渕豊;増山雄太;山崎歴舟;宇佐見康二;中村泰信
通讯作者：
中村泰信

Time-bin photon generation using superconducting circuits

使用超导电路产生时间段光子

DOI：
发表时间：
2016
期刊：
影响因子：
0
作者：
T. Ishikawa;S. Kono;K. Kusuyama;K. Inomata;Y. Masuyama;A. Noguchi;Y. Tabuchi;R. Yamazaki;K. Usami;and Y. Nakamura
通讯作者：
and Y. Nakamura

Strong coupling of a magnetostatic mode in yttrium iron garnet to a microwave resonator

钇铁石榴石中的静磁模式与微波谐振器的强耦合