量子超越性を導く超伝導スピントロニクス量子計算回路の創出

创建超导自旋电子量子计算电路，实现量子霸权

基本信息

批准号：
19H00764
负责人：
山下太郎
金额：
$ 29.29万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-01 至 2020-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度はまず、本研究のコア技術となる強磁性ジョセフソン接合（π接合）を導入した量子ビットの研究開発を進めた。窒化物ベースのπ接合を位相シフタとして組み込んだ共振器結合型の量子ビットの設計及び素子作製まで完了し、現在原理実証及びコヒーレンス時間等の特性評価を進めている。現在のπ接合では磁性層にCuNiを用いているが、より均一性に優れたPdNiを磁性層材料として用いたπ接合の開発も並行して進めた。また、量子回路を低温下で制御するための単一磁束量子回路または半磁束量子回路といった超伝導古典回路に関して、要求される消費電力やそのために必要な物理パラメータを抽出した上で、制御用回路の具体的な回路構成に関して検討を行いシミュレーションベースで回路設計を進めた。今後は特に、量子制御に要求される小さなタイミングジッタ等の仕様を満たしつつ低消費電力性を実現可能な構成を探索していく。さらに、モノリシック化を見据えた量子回路作製プロセスや材料選択に関しても議論を進め、窒化ニオブベースのジョセフソン接合を用いた回路における臨界電流密度やインダクタンス等の回路パラメータ抽出を進めた。今後は得られた回路パラメータをシミュレーションにフィードバックし、実際の回路作製を行う予定である。また、モノリシック化に適した量子・古典ハイブリッド回路の素子構造の検討を開始したほか、将来的により効率的な量子回路及び半磁束量子回路の評価を可能とするため、低雑音アンプやサーキュレータ等の低温コンポーネントを購入し特性評価系の構築を進めた。

今年，我们首先进行了铁磁约瑟夫森结（π结）量子比特的研发，这是本研究的核心技术。我们已经完成了谐振器耦合量子位的设计和器件制造，该量子位采用氮化物 π 结作为移相器，目前正在致力于原理验证和相干时间等特性评估。目前的π结使用CuNi作为磁性层，但我们也在开发使用均匀性更好的PdNi作为磁性层材料的π结。此外，对于用于低温下控制量子电路的单通量量子电路或半通量量子电路等超导经典电路，我们提取了控制电路所需的功耗和物理参数，并研究了具体的电路配置。基于仿真进行电路设计。未来，我们将特别探索既能实现低功耗，又能满足量子控制所需的小定时抖动等规格的配置。此外，我们还讨论了量子电路的制造工艺和材料选择，着眼于单片化，并继续提取电路参数，例如使用氮化铌基约瑟夫森结的电路中的临界电流密度和电感。未来，我们计划将获得的电路参数反馈到仿真中并制作实际电路。此外，我们已经开始研究适合单片实现的量子/经典混合电路的元件结构，并且我们还在致力于开发低噪声放大器、循环器等，以实现更高效的量子电路和半磁通量的评估未来的量子电路，我们购买了低温元件，并开始构建特性评估系统。

项目成果

期刊论文数量（2）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Phase-shift flux qubit with ferromagnetic π junction

具有铁磁 π 结的相移通量量子位

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
Taro Yamashita;Kun Zuo;Yoshiro Urade;Wei Qiu;Hirotaka Terai;Akira Fujimaki and Yasunobu Nakamura
通讯作者：
Akira Fujimaki and Yasunobu Nakamura

NbN-based superconducting quantum circuit on Si substrate

Si衬底上NbN基超导量子电路

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
Sunmi Kim;Taro Yamashita;Tomoko Fuse;Fumiki Yoshihara;Wei Qiu;Ziqiao Ao;Hirotaka Terai and Kouichi Semba
通讯作者：
Hirotaka Terai and Kouichi Semba