上田 正仁

浮揚ナノ粒子が拓くハイブリッド量子

グラント番号：JPMJCR23I1

研究代表者

上田 正仁

主たる共同研究者

相川 清隆

東京大学 大学院理学系研究科　准教授

研究概要

本研究では、理論グループと実験グループが緊密に協力することで、超巨大人工原子という新たな研究プラットフォームの基礎基盤を確立する次の３つの課題を遂行します。 （１）ナノ粒子の冷却・熱化過程のトラジェクトリ-レベルの基礎学理の確立 （２）ナノ粒子近傍の原子イオンの分光学的識別法の確立 （３）帯電ナノ粒子に原子イオンが束縛された超巨大人工原子の創成

小林 研介

量子スピン顕微鏡で切り拓く極限物性の探索

グラント番号：JPMJCR23I2

研究代表者

小林 研介

主たる共同研究者

蘆田 祐人	東京大学 大学院理学系研究科　准教授
清水 克哉	大阪大学 大学院基礎工学研究科　教授

研究概要

本研究は、量子センサを用いた量子スピン顕微鏡によって局所磁場の精密計測を行い、極限物性を探索することを目的とします。ダイヤモンド窒素空孔中心などの色中心を量子センサとして用い、量子計測の材料基盤およびプロトコルを確立し、極限物性探索へと展開します。極薄メゾスコピック磁性体の定量的観測や高圧下超伝導状態の可視化などを行い、使える量子技術としての量子スピン顕微鏡の将来を切り拓きます。

高橋 義朗

超低温原子の高精度量子計測で探る新物理探求

グラント番号：JPMJCR23I3

研究代表者

高橋 義朗

主たる共同研究者

髙木 隆司	東京大学 大学院総合文化研究科　准教授
田島 治	京都大学 大学院理学研究科　教授

研究概要

超低温の中性原子に対する量子実験プラットフォームとして注目を集める光ピンセットアレーや光格子を用いて、超精密量子計測技術を開発します。特に、イッテルビウム原子の特異な性質を最大限に生かしたユニークなアプローチを追求し、基本的対称性の検証やダークマター探索など素粒子物理の標準模型を超えた新物理の探索に応用展開するとともに、新規の量子計算方式の開発につなげることを目指します。

徳永 裕己

分散量子コンピューティングの共創的マルチレイヤー設計とその実装

グラント番号：JPMJCR23I4

研究代表者

徳永 裕己

主たる共同研究者

谷本 輝夫	九州大学 大学院システム情報科学研究院　准教授
松浦 康平	東京大学 大学院工学系研究科　助教
吉岡 信行	東京大学 素粒子物理国際研究センター　准教授

研究概要

未だ実現の目処が立っていない大規模な分散量子計算に向けて、ハードウェアからアーキテクチャ、ソフトウェアまでのこれまでにない共創的なマルチレイヤー設計により、理論と実験を一気通貫し、分散量子計算の性能を最大限引き出す枠組みを提示し、分散量子計算機のプラットフォームを構築します。

水落 憲和

生命現象解明のための高感度量子センシング顕微鏡開発研究

グラント番号：JPMJCR23I5

研究代表者

水落 憲和

主たる共同研究者

大木 出	京都大学 化学研究所　特定准教授
杤尾 豪人	京都大学 大学院理学研究科　教授
松崎 雄一郎	中央大学 理工学部　准教授

研究概要

本提案ではダイヤモンド中のNV中心による量子センサを用い、量子状態の高度制御、高感度量子センシング計測、核スピン高分極化による信号強度増幅、高品質ダイヤの作製等の量子と従来（古典）技術を融合し、NV中心を用いた既存計測装置の感度、時空間分解能を超える量子センシング顕微鏡装置の開発を行います。更に細胞内のタンパク質などの生体高分子が織りなす動的な相互作用ネットワークの計測実現を目指します。

楊井 伸浩

スピン超偏極分子材料の創出に基づく量子医療診断

グラント番号：JPMJCR23I6

研究代表者

楊井 伸浩

主たる共同研究者

倉重 佑輝	京都大学 大学院理学研究科　准教授
小堀 康博	神戸大学 分子フォトサイエンス研究センター　教授
兵藤 文紀	岐阜大学 大学院医学系研究科　教授

研究概要

核磁気共鳴を用いた画像化法（MRI）は、核スピンの偏極率が低いために感度が悪いという本質的な問題を抱えています。本研究ではMRIの感度を飛躍的に向上させるスピン超偏極材料を創出することで、新たな量子医療診断技術を開発します。また、独自の分子性量子センサーの開発とその集積化により、多様な化学パラメータの量子センシングを可能にします。

山内 薫

イオントラップqudit-boson型量子演算の実現

グラント番号：JPMJCR23I7

研究代表者

山内 薫

主たる共同研究者

沖野 友哉	理化学研究所 最先端研究プラットフォーム連携（TRIP）事業本部　研究員
立川 豊	DIC（株） R&D統括本部

研究概要

原子イオン系の特徴である複数電子状態と振動モードを活用したイオントラップ型量子コンピューターを開発します。そして、qudit系およびboson系の量子アルゴリズムに基づいた量子演算と誤り抑制を実施し、イオントラップ型量子コンピューターによって拓かれる量子計算の可能性を追及します。さらに、qudit-bosonハイブリッド系を用いて、非断熱遷移や結合振動子などを対象とした分子シミュレーターを開発します。