巨視的量子コヒーレンス研究チーム

超伝導量子ビットを使った量子光学の研究では、巨視的量子散乱が観測された。入射電磁波のほぼ完全な反射、非弾性散乱（蛍光共鳴）、Mollowトリップレト、電磁誘導透過（EIT）、Autler-Townesダブレット、光学的反転分布、マイクロ波光の誘導放出と増幅など豊富な現象が観測された。一連の論文の一つは既にScience誌に受理されている。量子ビット集積化に関しては、従来の量子ビット結合器のバイアス依存性を調べ、結合器性能を最適化する指針を得た。量子ビット長寿命化に関しては、相関した磁束雑音の研究を行い、局所的磁束揺らぎの抑制が重要であるとの見地を得た。また量子非破壊読み出しに成功した。量子電流標準を目指した超伝導電流ポンプの研究を行い、新たな高性能電流ターンスタイルを実現し、これを並列に動作させることにも成功した。超伝導材料表面状態の詳細な研究を行い、それがトンネル障壁やリーク電流に影響を及ぼすことを発見した。またアルミのナノ機械的共振器を開発した。

研究分野

物理学 / 工学

研究テーマ

• 超伝導回路の量子コヒーレンス
• 量子ビット
• 量子情報処理

主要論文

1. Astafiev, O., Ioffe, L., Kafanov, S., Pashkin, Y., Arutyunov, K., Shahar, D., Cohen, O., Tsai, J.,
   "Coherent quantum phase slip"
   Nature 484, 355-358 (2012).
2. Abdumalikov, A., Astafiev, O., Pashkin, Y., Nakamura, Y., Tsai, J.,
   "Dynamics of Coherent and Incoherent Emission from an Artificial Atom in a 1D Space"
   Phys. Rev. Lett. 107, 043604-1-043604-4 (2011).
3. Bylander, J., Gustavsson, S., Yan, F., Yoshihara, F., Harrabi, K., Fitch, G., Cory, D., Nakamura, Y., Tsai, J., Oliver, W.,
   "Noise spectroscopy through dynamical decoupling with a superconducting flux qubit"
   Nature Physics 7, 565-570 (2011).
4. Astafiev, O., Abdumalikov, A., Zagoskin, A., Pashkin, Y., Nakamura, Y., Tsai, J.,
   "Ultimate on-chip quantum amplifier"
   Phys. Rev. Lett. 104, 183603-1-183603-4 (2010).
5. Abdumalikov, A., Astafiev, O., Zagoskin, A., Pashkin, Y., Nakamura, Y., Tsai, J.,
   "Electromagnetically induced transparency on a single artificial atom"
   Phys. Rev. Lett. 104, 193601-1-193601-4 (2010).
6. Astafiev, O., Zagoskin, A., Abdumalikov, A., Pashkin, Y., Yamamoto, T., Inomata, K., Nakamura, Y., Tsai, J.,
   "Resonance Fluorescence of a Single Artificial Atom"
   Science 327, 840-843 (2010).
7. Astafiev, O., Inomata, K., Niskanen, A., Yamamoto, T., Pashkin, Y., Nakamura, Y., Tsai, J.,
   "Single artificial-atom lasing"
   Nature 449, 588-590 (2007).
8. Niskanen, A., Harrabi, K., Yoshihara, F., Nakamura, Y., Lloyd, S., Tsai, J.,
   "Quantum Coherent Tunable Coupling of Superconducting Qubits"
   Science 316, 723-726 (2007).
9. Yamamoto, T., Pashkin, Y., Astafiev, O., Nakamura, Y., Tsai, J.,
   "Demonstration of conditional gate operation using superconducting charge qubits"
   Nature 425, 941-944 (2003).
10. Pashkin, Y., Yamamoto, T., Astafiev, O., Nakamura, Y., Averin, D., Tsai, J.,
    "Quantum oscillations in two coupled charge qubits"
    Nature 421, 823-826 (2003).