強磁性体を用いた量子中継器

使用铁磁材料的量子中继器

• 批准号: 15J10499
• 负责人: 田渕 豊
• 金额: $ 1.91万
• 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: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-04-24 至 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J10499/
• 关键词: 超伝導量子ビット; 強磁性体; マグノン; 回路量子電磁力学; 量子ゲート; 量子中継器; 超電導量子ビット; イットリウム鉄ガーネット

我々は空洞共振器中の量子ビットと強磁性を用いた量子中継器の実現を目指している。超伝導量子ビットは共振器中の電磁場モードと大きな電気双極子モーメントを通じて結合することが知られ、強磁性体スピン集団は磁気双極子モーメントを通じて共振器モードとコヒーレントに結合する。両者は空間的に離れていたとしても、共通の電磁場モードを介して情報をやり取りすることができる。ここで情報の担体は強磁性体中の磁化のエネルギー励起や超伝導回路中プラズモンポラリトンのエネルギー励起となり、量子化された励起エネルギーの有無を情報の０と１に対応させる。前年度に強磁性体中の磁化のエネルギーから超伝導量子ビットへの情報転写を実装したため、本年度は量子中継器の基礎技術である２つの超伝導量子ビット間の相関対生成実験を行う。超伝導量子ビットの相関対生成ゲートには交差共鳴ゲートを用いる。２つの超伝導量子ビットは空洞共振器を介して結合しており、空間的に約１０ｍｍ程度離れている。片側の量子ビットに、他方の量子ビット共鳴周波数にてマイクロ波パルスを印加することで量子ゲートが実装される。量子ゲートにより生成された状態は、短い距離ながらに非局所相関を持つ状態となる。我々は２つの量子ビットを効率的に結合するマイクロ波共振器を設計した。マイクロ波共振器・量子ビットの共振周波数、量子ビットとの結合係数などは電磁界計算により算出し、量子ゲートの設計に必要なパラメータを算出する手法を確立した。相関対生成の実験を行い、量子状態推定を用いて相関対のコンカレンスを推定したところ0.66であった。コンカレンスの向上のため量子過程推定を用いて量子ゲートを詳しく解析したところ、量子ビットのコヒーレンス時間により相関対の純度が制限されていることを明らかにした。量子ビットのコヒーレンス時間の延伸と、相関対生成ゲートのゲート時間の短縮が今後の課題である。

The quantum physics of the cavity resonator and the ferromagnetism of the cavity resonator are discussed in detail. The electromagnetic field in the superconductivity quantum resonator is very large, the electric dipole is very small, and the electromagnetic field in the ferromagnetism quantum resonator is very small. The space between the two sides of the earth, the common electromagnetic field, and the earth. The magnetization of the ferromagnetic material in the information carrier is excited and quantized. The magnetization of the ferromagnetic material in the superconducting circuit is excited and quantized. In the past year, the magnetization of ferromagnetic materials has been completed, and in the current year, the basic technology of quantum devices has been completed. Superconductivity quantum correlation generation is the key to cross-resonance. 2. Superconducting quantum devices are hollow resonators, and the space is about 10mm apart. The quantum resonance frequency of the chip side and the quantum resonance frequency of the other side are calculated according to the quantum resonance frequency. Quantum physics is the only way to create a coherent state, a short distance away, and a coherent state. We have designed two quantum resonators with high efficiency. The method for calculating the resonance frequency and the coupling coefficient of quantum resonator and quantum resonator is established. Correlations are generated and quantum states are estimated. The quantum process is estimated by quantum analysis, quantum analysis and time correlation. The extension and shortening of quantum time

项目成果

表面弾性波 光共振器結合系の構築

声表面波光腔耦合系统的构建

• 发表时间: 2017
• 作者: 岡田彪利;大黒文和;山崎歴舟;野口篤史;田渕豊;宇佐見康二;中村泰信
• 通讯作者: 中村泰信

Coherent coupling between ferromagnetic magnon and superconducting qubit

铁磁磁振子与超导量子位之间的相干耦合

• 发表时间: 2015
• 作者: Y. Tabuchi;S. Ishino;A. Noguchi;T. Ishikawa;R. Yamazaki;K. Usami;and Y. Nakamura
• 通讯作者: and Y. Nakamura

超伝導量子ビットを用いた量子Maxwellの悪魔の実装

使用超导量子位实现量子麦克斯韦魔鬼

• 发表时间: 2016
• 作者: 増山雄太;野口篤史;布能謙;村下湧音;河野信吾;田渕豊;山崎歴舟;上田正仁;Jukka P. Pekola;中村泰信
• 通讯作者: 中村泰信

ERATO 巨視的量子機械 プロジェクト

ERATO宏观量子机项目

Cavity optomagnonics using a whispering gallery mode resonator

使用回音壁模式谐振器的腔光磁学

• 发表时间: 2016
• 作者: A. Osada;R. Hisatomi;A. Noguchi;Y. Tabuchi;R. Yamazaki;K. Usami;M. Sadgrove;R. Yalla;M. Nomura;and Y. Nakamura
• 通讯作者: and Y. Nakamura