Braiding Operation using SFQ Current Pulses for Topological Quantum Computer

拓扑量子计算机中使用 SFQ 电流脉冲的编织操作

• 批准号: 21K18708
• 负责人: 明連 広昭
• 金额: $ 4.16万
• 依托单位: Saitama University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-07-09 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21K18708/
• 关键词: トポロジカル量子ビット; 組紐操作; 単一磁束量子論理回路; 量子操作; 単一磁束量子電流パルス; トポロジカル量子コンピュータ

3次元トポロジカル絶緑体に s 波超伝導体であるNbを近接きせてトポロジカル超伝導体を実現し、そのトポロジカル超伝導どジョセフソン素子を三角格子や正方格子にアレイ化することによりトポロジカル量子ビットが掲載可能である。アレイ中には4π周期の磁束と2π周期の磁束が存在し、アニオンであるマヨラナ準粒子(MBS) は2π周期の磁束に束縛されており2π 周期の磁東量子の移動に伴ってMBSがアレイ中を移動し、組紐動作が可能となる。2π周期の磁束量子の移動は電流パルスにより可能であることが理論的に示されている。本研究では単一磁束量子 (SFQ) 論理回路により発生するSFQにより発生する電流パルスにより組紐操作を実現し、最終的にはトポロジカル量子ビットと古典コンピュータである単一磁東量子論理回路の共存するトポロジカル量子コンピュータの実現への初期的な研究を行うことが目的である。2年目の2022年度にはWRspiceのソースコードに2π周期と4π周期のジョセフソン電流が混在したトポロジカルジョセフソン素子のモデルを実装した。全ジョセフソン電流に対する4π周期の電流の割合αをパラメータとして三角格子と正方格子アレイにおけるMBSの組紐動作の素子パラメータ依存性および動作マージンを明らかとした。結果として大規模集積化に対して十分に広い動作マージンを有することが明らかとなった。さらに、組紐操作には順回転と逆回転の操作が必要であるが、フラックスバイアス可能なバイポーラ電源の設計を行い、十分に広い動作マージンと高速動作可能なパラメータを得ることができ試作を行った。一方、SFQ論理回路の試作・設計に向けて必要となるSFQ論理セルの設計を行い、さらに無冷媒測定環境の構築を進めた。

Three dimensional ト ポ ロ ジ カ ル absolutely green body に s wave super 伝 で あ る Nb を nearly by き せ て ト ポ ロ ジ カ ル super conductor 伝 を be し, そ の ト ポ ロ ジ カ ル super 伝 guide ど ジ ョ セ フ ソ ン element child を triangular lattice や tetragonal lattice に ア レ イ change す る こ と に よ り ト ポ ロ ジ カ ル quantum ビ ッ ト が first white jasmines load may で あ る. ア レ イ in に は 4 PI cycle の と 2 PI cycle の magnetic magnetic bouquets が し, ア ニ オ ン で あ る マ ヨ ラ ナ quasiparticle (MBS) は 2 PI cycle の magnetic beam に bound さ れ て お り の magnetic quantum の mobile に east 2 PI cycle with っ て MBS が ア レ イ を mobile し, group of new action が may と な る. A 2π -period <s:1> magnetic beam quantum <e:1> moving <s:1> current パ パ スによ スによ る る may be the に indication of the である とが とが theory されて る る る. This study で で 単 単 - magnetic beam quantum (SFQ) Logical loop に よ り 発 raw す る SFQ に よ り 発 raw す る current パ ル ス に よ り group new operating を be presently し, final に は ト ポ ロ ジ カ ル quantum ビ ッ ト と classical コ ン ピ ュ ー タ で あ る 単 quantum logical loop の coexist in a magnetic east す る ト ポ ロ ジ カ ル quantum コ ン ピ ュ ー タ の be presently へ の early な research line を う こ と が purpose で あ る. 2 years の 2022 annual に は WRspice の ソ ー ス コ ー ド に 2 PI cycle と 4 PI cycle の ジ ョ セ フ ソ ン current が mixed し た ト ポ ロ ジ カ ル ジ ョ セ フ ソ ン element child の モ デ ル を be loaded し た. All ジ ョ セ フ ソ ン current に す seaborne る 4 の current の cut of each cycle or alpha を パ ラ メ ー タ と し て triangular lattice と tetragonal lattice ア レ イ に お け る MBS の group of new action の son パ ラ メ ー タ dependency お よ び action マ ー ジ ン を Ming ら か と し た. Results と し て mass set product change に し seaborne て very に hiroo い action マ ー ジ ン を have す る こ と が Ming ら か と な っ た. さ ら に, set new operating に は cis planning back と inverse planning back の が necessary operation で あ る が, フ ラ ッ ク ス バ イ ア ス may な バ イ ポ ー ラ power line design を の い, very に hiroo い action マ ー ジ ン と high-speed action may な パ ラ メ ー タ を have る こ と が で き attempt を line っ た. Side, の attempt SFQ logical circuit design に to け て necessary と な る SFQ logical セ ル の design を い, さ ら に no refrigerant measurement environment の construct を into め た.

项目成果

Design of SFQ Logic Circuit for Braiding Operations in Topological Josephson Junction Array

拓扑约瑟夫森结阵列编织操作SFQ逻辑电路设计

• 发表时间: 2021
• 作者: H. Myoren;T. Funazawa;and M. Naruse
• 通讯作者: and M. Naruse

SFQ電流パルスによるトポロジカル量子ビットの量子操作

通过 SFQ 电流脉冲对拓扑量子位进行量子操纵

• 发表时间: 2022
• 作者: 船澤卓朗;成瀬雅人;明連広昭
• 通讯作者: 明連広昭

単一磁束量子論理回路によるトポロジカル量子ビット用ブレイディング操作回路の設計

单通量量子逻辑电路拓扑量子位编织运算电路设计

• 发表时间: 2022
• 作者: 大場 来;船澤 卓朗;成瀬 雅人;明連 広昭
• 通讯作者: 明連 広昭

Braiding Operations for a Topological Josephson Junction Array using SFQ Current Pulses

使用 SFQ 电流脉冲对拓扑约瑟夫森结阵列进行编织操作

• DOI: 10.1088/1742-6596/2323/1/012035
• 发表时间: 2022
• 期刊: Journal of Physics: Conference Series
• 作者: Funazawa Takuro;Naruse Masato;Myoren Hiroaki
• 通讯作者: Myoren Hiroaki

SFQ論理回路制御による電流パルス源を用いたトポロジカルジョセフソン接合アレイのブレイディング操作

SFQ逻辑电路控制电流脉冲源拓扑约瑟夫森结阵列的编织操作

• 发表时间: 2023
• 作者: 船澤卓朗;清水祐希;成瀬雅人;明連広昭
• 通讯作者: 明連広昭