単一磁束量子回路を用いた超伝導量子ビット操作に関する研究

使用单通量量子电路的超导量子位运算研究

• 批准号: 07J08099
• 负责人: 山梨 裕希
• 金额: $ 0.64万
• 依托单位: Yokohama National University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07J08099/
• 关键词: ジョセフソン接合; 単一磁束量子回路; 量子ビット; 超伝導集積回路

物質の量子状態を情報担体とする量子計算は、超並列計算が可能で、古典計算機では計算不可能な問題を極めて効率的にで解くことができると考えられている。量子計算の実現のためには、物質の量子状態を正確かつ高速に制御、操作し、観測する技術の確立が必要不可欠である。本研究では、高速性、低消費電力性に優れる超伝導単一磁束量子(SFQ)回路による超伝導量子ビットの操作、制御回路の開発を行った。超伝導量子ビットの効率的な制御を可能にする、オンチップマイクロ波発生回路の検討ならびに設計、試作を行った。提案回路は単一磁束量子リングオシレータ回路とオンチップバンドパスフィルタによって構成される。詳細なシミュレーションを行い、超伝導磁束量子ビットを駆動するのに十分なマイクロ波が、極めて正確な時間だけ照射できることを明らかにした。オンチップマイクロ波発生回路テスト回路を設計、試作した。テスト回路は同じチップ上のマイクロ波発生回路から3mm離れた場所にジョセブソン接合から成るマイクロ波検出回路を集積し、マイクロ波の照射時と非照射時の反応の差を見る方法でマイクロ波の発生を確認する。実験の結果、18〜27GHzのマイクロ波が任意の時間だけ発生できることを確認した。オンチップマイクロ波発生回路を操作し、超伝導量子ビットへのマイクロ波の照射時間を制御するための制御回路の検討を行った。回路は単純なバイナリカウンタを用いて構成され、およそ50psの間隔でマイクロ波の照射時間を制御できる回路が実現できることを示した。

Quantum computing is possible for quantum states of matter and information carriers, while classical computing is impossible for quantum states of matter and information carriers. The realization of quantum computing requires the establishment of accurate quantum state control, operation and measurement techniques. This study aims to optimize the operation and development of superconductivity quantum (SFQ) circuits for high speed and low power consumption. The design and trial of the ultra-conductive quantum transmission efficiency control system The proposed loop is composed of a magnetic beam quantum loop and a magnetic beam quantum loop. Detailed information on the operation of the magnetic beam quantum drive, the transmission of magnetic beam quantum drive, the transmission, the transmission of magnetic beam quantum drive, the transmission, the transmission of magnetic beam quantum drive, the transmission, the transmission of magnetic beam The design and trial of the circuit for wave generation The method for determining the generation of the microwave in the same circuit is to integrate the microwave in the same circuit, and to determine the difference between the radiation and non-radiation. The results of the test show that the 18 ~ 27GHz wavelength is detected at any time. The operation of the wave generating circuit, the control of the irradiation time of the wave generating circuit and the control of the wave generating circuit are discussed. The circuit is pure and the irradiation time is controlled at intervals of 50ps.

项目成果

Design of an SFQ Microwave Chopper for Controlling Quantum Bits

用于控制量子比特的 SFQ 微波斩波器的设计

• 发表时间: 2007
• 期刊: IEEE Trans. Applied Superconductivity 17
• 作者: Y. Yamanashi;M. Tanaka;A. Akimoto;H. Park;Y. Kamiya;N. Irie;N. Yoshikawa;A. Fujimaki;H. Terai;Y. Hashimoto;G. Matsuda
• 通讯作者: G. Matsuda

Design and Implementation of Single-Flux-Quantum Floating-Point Adders

单通量量子浮点加法器的设计与实现

• 发表时间: 2007
• 作者: E. Stepantsov;M. Tarasov;M. Naito;A. Tsukada;D. Winkler;N. Kawai;朴熙中;内藤方夫;Y. Yamanashi
• 通讯作者: Y. Yamanashi