Braiding Operation using SFQ Current Pulses for Topological Quantum Computer

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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。