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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

基本信息

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

项目摘要

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。

3-D dielectric material s wave superconductors, Nb, Nb, A magnetic beam with a period of 4π and a magnetic beam with a period of 2π exist in the middle of the beam, and a quasi-particle (MBS) with a period of 2π is bound to the magnetic beam with a period of 2 π, and the movement of the quasi-particle moves in the middle of the beam. 2π period of magnetic beam quantum movement is possible in theory. This study is aimed at the realization of the initial stage of the research on the generation of SFQ quantum logic circuits and the realization of classical SFQ quantum logic circuits. For the year 2022, the solution of WRSpice is 2π cycle and 4π cycle. The total solution of the current is 4π period of the current cut α, triangular lattice, square lattice, MBS group action of the element cut dependence, action of the phase is clear. The result is a massive accumulation of activity. The operation of the forward and reverse directions is necessary. SFQ logic circuit design is necessary for the construction of freon-free measurement environment.