Cross-resonance-based readout scheme of a superconducting flux qubit

基于交叉共振的超导通量量子位读出方案

• 批准号: 19H01831
• 负责人: 吉原 文樹
• 金额: $ 11.56万
• 依托单位: Tokyo University of Science (2022-2023)National Institute of Information and Communications Technology (2019-2021)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19H01831/
• 关键词: 超伝導量子ビット; 量子ビット測定; 交差共鳴; 超電導量子ビット; 読み出し; 回路Hamiltonian; 量子情報; 超伝導回路; マイクロ波工学; 量子測定

測定対象の超伝導量子ビットとして、通常の磁束量子ビットよりもコヒーレンス特性に優れたコンデンサ短絡型磁束量子ビットを用いる。2022年度はコンデンサ短絡型磁束量子ビットの設計・作製を行った。設計に際して、コンデンサ短絡型磁束量子ビットのHamiltonianを電荷基底で記述し、数値対角化を行うことでエネルギー固有状態およびエネルギー固有値を計算するコードを作成した。本コードを用い、長いコヒーレンス時間と大きな非調和性を併せ持つための複数の回路パラメータセットを得た。続いて、得られた回路パラメータセットを実現する回路を描き、サンプル作製を行った。作製したサンプルをサンプルパッケージに搭載し、希釈冷凍機を用いて数10 mKに冷却した。周波数領域測定により量子ビットにおける遷移周波数の磁束バイアス依存性が得られたが、量子ビットの周波数が設計値よりもかなり大きな値となってしまい時間領域測定を行うことが出来なかった。量子ビットの周波数が大きな値になった原因を調べるためにSEM観測を行った結果Josephson接合の面積が設計値よりも小さくなっていたことが分かった。設計通りの面積の接合を作製するために、レジストの膜厚を精度よく制御するとともに、レジストの膜厚のばらつきがJosephson接合の面積に与える影響を最小化するよう作製プロセスの改善に取り組んだ。量子ビット作製と並行して、既存技術である分散読み出し法を行うための実験装置、冷凍機内部・外部の配線等整備を完了させた。これら分散読み出し法用の実験装置・配線は大部分そのまま交差共鳴法にも用いることが出来る。

作为要测量的超导量子标筒，使用了比正常磁通量子Qubit更好的相干特性的电容器短路磁通量子盘。在2022财年，我们设计和制造了一个短路电容器磁通量量子。在设计过程中，创建了一个代码，该代码描述了哈密顿电容器短路磁通量零件作为电荷基础，并通过执行数值对角线化来计算能量本质和能量特征值。使用此代码，获得了多组电路参数，以将较长的连贯性时间与较大的非谐度相结合。接下来，绘制了意识到获得的电路参数集并准备样品的电路。将准备好的样品安装在样品包装上，并使用稀释的冰箱将其冷却至几十MK。频域测量结果产生了量子量的过渡频率的通量偏置的依赖性，但是量子频率的频率显着大于设计值，因此无法执行时间域测量值。为了研究较大的量子频率的原因，进行了SEM观测值，以确定约瑟夫森连接的面积小于设计值。为了与设计的区域相同的区域进行键合，我们已经准确控制了抗抗药候的薄膜厚度，并且我们一直在努力改善制造过程，以最大程度地减少抗物膜厚度变化对约瑟夫森键合面积的变化的影响。与量子位的生产同时，我们已经完成了冰箱内外的实验设备和接线的维护，以进行分布式读取方法，即现有技术。这些用于分布式读数方法的实验设备和接线中的大多数都可以在交叉共振方法中使用。

项目成果

量子情報技術への展開を目指した超伝導人工原子の研究

超导人造原子研究，发展量子信息技术

• 发表时间: 2019
• 作者: 吉原 文樹;アシュハブ サヘル;布施 智子;仙場 浩一;吉原 文樹
• 通讯作者: 吉原 文樹

交差共鳴磁束バイアスによる超伝導磁束量子ビット測定法の理論検討

利用交叉谐振磁通偏置的超导磁通量子位测量方法的理论研究

• 发表时间: 2019
• 作者: 吉原 文樹;アシュハブ サヘル;布施 智子;仙場 浩一
• 通讯作者: 仙場 浩一

超伝導量子ビット実験研究に関する理論

超导量子比特实验研究理论

• 发表时间: 2021
• 作者: Momoko Onodera;Miho Arai;Satoru Masubuchi;Kei Kinoshita;Rai Moriya;Kenji Watanabe;Takashi Taniguchi;Tomoki Machida;吉原 文樹
• 通讯作者: 吉原 文樹

深強結合領域における磁束量子ビット－LC共振器結合系の回路Hamiltonian

深强耦合区磁通量子位-LC谐振器耦合系统的哈密顿电路

• 发表时间: 2020
• 作者: 吉原 文樹;アシュハブ サヘル;布施 智子;馬場 基彰;仙場 浩一
• 通讯作者: 仙場 浩一