Study on propagation of quantum information in multiband superconductors

多带超导体中量子信息传播研究

基本信息

批准号：
21K04157
负责人：
西尾太一郎
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Tokyo University of Science
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

超伝導体では、電子の位相はすべて揃っているため、量子位相はマクロに現れ、観測可能になる。我々は、2018年に２つの量子位相をもつ人工的な２バンド超伝導体Nb/AlO/Nbを作製することに成功し、Nb/AlO/Nbにおいて２つの量子位相の間にソリトン型の位相差が生じることを実験的に示した。位相差は、超伝導体中をソリトンとして伝播することが予想されるが、伝播実験に成功した例はまだ報告されていない。本研究の目的は、Nb/AlO/Nbに電流などを印加して位相差を駆動し、位相差のソリトンとしての振る舞いを観測することである。当該年度は前年度からの引き続きで、ソリトンの伝搬を観測するためのセンサーの開発を行った。位相差は、超伝導体に生じる磁束量子の磁束量から知ることができるため、超伝導体の上に微小なSQUID素子を100個程度置き、各位置でのSQUIDのアウトプットにより位相差を観測する。リソグラフィーにより２バンド超伝導体Nb/AlO/Nbの上に100個のSQUID素子を実装することに成功した。問題として、磁束量子とSQUID素子の相対位置によって観測される磁束量が変化してしまうことがわかった。これを解決するためにNb/AlO/Nb上にピンホールを開け、磁束量子の位置を固定させた。これにより、より正確に位相差を観測することに成功した。次年度はこのセンサーを用いて位相差の伝搬に関する研究を展開する。成果報告として、今年度は上記の内容について、１件の国際会議発表と2件の論文発表を行った。なお、上記の内容については次年度に学会においても公表する予定である。

在超导体中，电子都是同相的，因此量子相出现在宏观层面并且变得可观察到。 2018年，我们成功制备了具有两个量子相的人工双能带超导体Nb/Al2O/Nb，并发现Nb/Al2O/Nb中两个量子相之间存在孤子型位置。出现相位差。相位差预计会在超导体中以孤子的形式传播，但尚未报道成功的传播实验。本研究的目的是通过向 Nb/Al2O/Nb 施加电流来驱动相位差，并观察相位差作为孤子的行为。在本财年，继上一年之后，我们开发了一种传感器来观察孤子传播。由于相位差可以根据超导体中磁通量量子产生的磁通量来确定，因此在超导体的顶部放置了大约100个微小的SQUID元件，并通过每个位置的SQUID的输出来观察相位差。做。我们利用光刻技术成功在双能带超导体 Nb/Al2O/Nb 上安装了 100 个 SQUID 器件。问题在于，观测到的磁通量会根据磁通量量子和 SQUID 元件的相对位置而变化。为了解决这个问题，在Nb/Al2O/Nb上开一个针孔来固定磁通量量子的位置。结果，他们成功地更准确地观察了相位差。明年，我们将利用这个传感器来进行相位差传播的研究。作为结果报告，今年我们就上述主题进行了一次国际会议报告和两次论文报告。上述内容也将在明年的学术会议上公布。

项目成果

期刊论文数量（4）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Fractional flux quantum in multicomponent superconductors : Experimental studies

多组分超导体中的分数通量量子：实验研究

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Y. Tanaka;H. Yamamori;S. Arisawa;T. Nishio;K. Tokiwa
通讯作者：
K. Tokiwa

Vortex arrangement in an ultrathin superconducting bilayer disc

超薄超导双层圆盘中的涡旋排列

DOI：
10.1016/j.physc.2022.1354208
发表时间：
2023
期刊：
Physica C: Superconductivity and its Applications
影响因子：
0
作者：
Ishizu Hiroshi;Yamamori Hirotake;Arisawa Shunichi;Nishio Taichiro;Tokiwa Kazuyasu;Tanaka Yasumoto
通讯作者：
Tanaka Yasumoto

Phase shifter based on an ultrathin superconducting bilayer with a through-hole for a superconducting device

用于超导器件的基于带通孔的超薄超导双层的移相器

DOI：
10.1016/j.physc.2022.1354029
发表时间：
2022
期刊：
Physica C: Superconductivity and its Applications
影响因子：
0
作者：
Ishizu Hiroshi;Yamamori Hirotake;Arisawa Shunichi;Tokiwa Kazuyasu;Tanaka Yasumoto
通讯作者：
Tanaka Yasumoto

Observation of multiple fractional quanta in a superconducting bilayer disk with a pinhole

带针孔的超导双层盘中多个分数量子的观测

DOI：
10.1016/j.physc.2022.1354103
发表时间：
2022
期刊：
Physica C: Superconductivity and its Applications
影响因子：
0
作者：
Ishizu Hiroshi;Yamamori Hirotake;Arisawa Shunichi;Nishio Taichiro;Tokiwa Kazuyasu;Tanaka Yasumoto
通讯作者：
Tanaka Yasumoto