超伝導ループ中の磁束量子を用いた量子コンピータの基礎的研究

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超伝導磁束量子干渉計を用いた量子論理ゲートの実現に向けて、高抵抗微小ジョセフソン接合を含む超伝導ループ(SQUID)中の磁束量子の位置を利用した2準位系を実現するデバイスの集積化と測定を行った。集積化はNb/AlOx/Nbジョセフソン集積回路技術と電子ビーム露光による微細加工技術を用いて行われ、最小接合寸法1μm角までのジョセフソン接合が集積可能となっている。本年度は従来より実績のある超伝導単一磁束量子回路の集積化において、酸化ニオブを絶縁体として用いた超伝導ストリップ伝送線路の集積化を行い、量子論理ゲートを観測するための単一磁束量子回路の基礎的実験を合わせて遂行した。ストリップ線路の遅延時間を測定するためのリング型発振器の設計・集積化を行い、ジョセフソン臨界電流密度やインダクタンスなどの基礎パラメータの条件だしによる集積プロセス確立が達成された。本集積プロセスを用いて超伝導量子ゲートと単一磁束量子回路を合わせて集積することにより、量子論理ゲートの2準位状態の観測が容易になるものと期待される。一方、本年度は量子論理ゲートを操作する系として有望な単一磁束量子回路において、ニューロアルゴリズムを基本とした演算回路を提案し、その基本回路の設計・試作を行った。この結果は論文誌に投稿を行い受理されている。これらの結果は、量子計算と磁束量子回路の融合による計算機回路への展開という観点で重要な結果である。