Vertial to real photon coversion in superconducting circuit

超导电路中垂直于真实光子的转换

基本信息

批准号：
22K21294
负责人：
朝永顕成
金额：
$ 1.66万
依托单位：
Institute of Physical and Chemical Research
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-08-31 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

まず最初に、シャントキャパシターを搭載した磁束量子ビットと共振器の超強結合回路の理論的検討を行い、理論論文で使用されている理想的なハミルトニアンの形に近いエネルギー構造を持つことを明らかにした。一方で近い形は得られたものの、理想的なハミルトニアンとの差異が存在することも確かめられた。こうした実際に作製可能な回路を想定して仮想光子の放出過程がどのような挙動を示すかを量子シミュレーションをおこなって確かめる必要があるが、これについては現在理論を検討中である。これをもとに回路パラメータを選出し、実際に回路の設計に10月頃から取り組み、その後作成、測定を年度末にかけて行った。回路の測定では、スペクトルを確認したが、理論的に予測されるものとは異なった形を示した。また、2つのマイクロ波を導入することにより広い周波数範囲で量子ビット系のエネルギー構造を探った。その結果、量子ビットと共振器との結合系から出ると思われるスペクトルを得たが、一方で事前に数値計算により予測していたものと大きく異なるデータであった。今後はこのスペクトルデータが、回路作成の段階で生じた設計とのずれから来るのか、今までの理論では検討していなかった効果があったのかなどを詳しく調べて、再度回路を設計、測定する予定である。またこれは付随的な成果であるが、2つの磁束量子ビットを1つの共振器に超強結合させた系をテスト測定していたところ、2つの量子ビットのエネルギーの和が共振器の光子のエネルギーと等しくなる時に、1光子が2原子を同時励起する現象が確認された。これは超強結合系を理解する上で非常に重要な効果であると共に、2量子ビットの超強結合系を非常に高精度で記述する方法も発見した。現在この成果については論文を執筆中であり、2023年5月頃には投稿を予定している。

首先，我们对配备有分流电容器的磁通量和谐振器的超强耦合电路进行了理论检查，并透露它们的能量结构与理论论文中使用的理想汉密尔顿形状接近。另一方面，尽管获得了类似的形状，但也证实与理想的哈密顿量有所不同。有必要进行量子模拟以确认虚拟光子排放过程的行为，假设可以实际制造的电路，并且目前正在研究中。基于此，选择了电路参数，并且该电路实际上是在10月左右设计的，然后在财政年度结束时创建并测量了电路。电路测量结果证实了光谱，但显示出与理论预测不同的形状。此外，通过引入两个微波，探索了量子系统的能量结构，在较宽的频率范围内进行了探索。结果，获得的频谱似乎来自量子和谐振器之间的耦合系统，但另一方面，数据与事先通过数值计算预测的数据显着不同。将来，我们计划通过检查这些频谱数据是否来自与创建电路创建阶段发生的设计的差异，或者是否存在以前理论中未检查的效果，来再次设计和测量电路。这也是一个偶然的结果，当测试一个系统，在该系统中，两个磁通量子置液位超巧妙地耦合到一个谐振器时，当两个量子器的能量之和等于谐振器光子的能量时，一个光子同时激发了两个原子。这对于理解超强耦合系统是一个非常重要的效果，我们还发现了一种用非常高准确性编写两Q Qubit Ultra-Strong耦合系统的方法。我目前正在撰写有关这一发现的论文，并计划在2023年5月左右提交。