青木 隆朗

スケーラブルな光学的量子計算に向けた超低損失ナノファイバー共振器QED系の開発

研究代表者

青木 隆朗

主たる共同研究者

金本 理奈

明治大学 理工学部　教授

研究概要

光子を用いたスケーラブルな量子計算（誤り耐性量子計算）の実装を可能にする超低損失ナノファイバー共振器を開発するとともに、光学的量子計算の要素技術をナノファイバー共振器QED系で実現する。また、このアプローチにおける各要素技術、および、それらを組み合わせて構築される誤り耐性量子計算のアーキテクチャ全体の最適化に関して理論的研究を推進する。これにより、スケーラブルな光学的量子計算の実装への道を拓く。

神成 文彦

波長分割多重プログラマブル大規模量子シミュレータ

研究代表者

神成 文彦

主たる共同研究者

武岡 正裕

慶應義塾大学 理工学部　教授

研究概要

フェムト秒レーザーパルスの広帯域なスペクトル特性を、並列に利用できる周波数モードリソースと捉え、波形整形制御を用いることで、単一光パルス内に並列生成できるスクイーズドモード間の量子干渉をプログラムします。スクイーズド周波数モードの任意の量子相関を多段和周波発生によって時系列的に実現し、光子数測定を行うことで、周波数域での大規模で複雑な量子干渉を用いた今までにない新しい量子シミュレータの構築を行います。

小坂 英男

ダイヤモンド量子セキュリティ

研究代表者

小坂 英男

主たる共同研究者

加藤 宙光	産業技術総合研究所 先進パワーエレクトロニクス研究センター　上級主任研究員
寺地 徳之	物質・材料研究機構 機能性材料研究拠点　主席研究員

研究概要

量子中継による量子通信の長距離化・多重化や、機器認証を量子的に行う量子認証による高機能化を目標とする。ダイヤモンド中の窒素空孔（NV）中心における光子と電子の自発的な量子もつれ発光・吸収を基礎とし、光子から核子への伝令付き量子テレポーテーション転写、電子と核子の誤り符号付きのホロノミック量子ゲート、シングルショットによる核子間の完全な量子もつれ読み出し、同位体炭素配置の機械学習による量子認証などを行い、量子セキュリティの実用化に道を開く。

齊藤 志郎

超伝導量子ビットを用いた極限量子センシング

研究代表者

齊藤 志郎

主たる共同研究者

小野 行徳	静岡大学 電子工学研究所　教授
近藤 康	近畿大学 理工学部　教授

研究概要

本研究では、量子状態制御技術の新しい応用として期待されている量子センシングに、操作性・拡張性に優れた超伝導磁束量子ビットを活用する。まず、超伝導磁束量子ビットを長寿命化し、単一電子スピン感度を有する局所電子スピン共鳴の実現を目指す。次に、超伝導磁束量子ビット、あるいは、電子スピン集団とのハイブリッド素子を用い、古典限界を超えた高感度・高分解能な量子センサを実現する。

仙場 浩一

超伝導量子メタマテリアルの創成と制御

研究代表者

仙場 浩一

主たる共同研究者

越野 和樹

東京医科歯科大学 教養部　准教授

研究概要

本研究は、超伝導量子メタマテリアル（一般化された人工分子を含む量子融合デバイス）の創成 および「非古典マイクロ波状態の高速生成」「多体量子系基底状態のその場制御」に代表される量子制御を目指す。これらは其々、量子計測や量子シミュレーションへの応用が期待される。特に、最近発見された「深強結合」領域での未踏な物理現象を理解すると共に、高Q超伝導共振器、π接合技術など、量子コヒーレンスの点で有望と考えられる新しいデバイスとの融合を積極的に試みる。

田中 歌子

オンチップ・イオントラップによる量子システム集積化

研究代表者

田中 歌子

主たる共同研究者

関根 徳彦	情報通信研究機構 テラヘルツ研究センター　室長
早坂 和弘	情報通信研究機構 未来ICT研究所　副室長

研究概要

イオントラップは特殊な電極を用いて気体原子イオンを空中に長時間捕獲する技術で、原子イオンの高度な量子状態操作を可能にします。本研究では、電極に微細加工技術を取り入れてオンチップ化することで量子システムを集積化し、光通信や各種計測技術の向上に貢献する高性能な光クロックを開発します。またオンチップ化によって初めて実現できる多様なイオン配列を利用し、超放射レーザーなどの新奇な物理系の創出を目指します。

田中 雅明

強磁性量子ヘテロ構造による物性機能の創出と不揮発・低消費電力スピンデバイスへの応用

研究代表者

田中 雅明

主たる共同研究者

ファム ナム　ハイ

東京工業大学 工学院　准教授

研究概要

従来の半導体デバイスや集積回路では持ち得なかった「不揮発性」「低消費電力」「再構成可能性」「情報処理の柔軟性」「非相反性」の機能をもつ材料とデバイスを創製します。半導体材料、量子ヘテロ構造・ナノ構造、デバイス構造中に磁性元素や強磁性材料を取込み、量子サイズ効果、トンネル効果、電荷とスピン輸送、スピン状態を制御することにより新機能材料を設計・作製し、不揮発・低消費電力スピンデバイスへ応用します。