JP6230123B2 - 超伝導量子ビットの初期化方法 - Google Patents
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Description
以下、従来の量子ビットの初期化方法の原理をより具体的に説明する。量子ビットが、デコヒーレンスなどの理由により、混合状態になったとする。このときの量子状態ρは、次式のように表すことができる。
ρ=|α|2|1><1|+|β|2|0><0| ・・・(1)
また、本発明の超伝導量子ビットの初期化方法の1構成例において、前記補助量子系は、固体中の欠陥またはドーパントに局在する電子スピンの集団である。
また、本発明の超伝導量子ビットの初期化方法の1構成例において、前記超伝導量子ビットと前記補助量子系との結合定数は、前記補助量子系の減衰率よりも大きいことを特徴とする。
また、本発明の超伝導量子ビットの初期化方法の1構成例は、前記補助量子系としてダイヤモンドのNV中心を用いる場合に、前記超伝導量子ビットを流れる永久電流を300nA以上、前記超伝導量子ビットから前記NV中心までの距離を1μm以下、前記NV中心の密度を5×1017/cm3とすることを特徴とするものである。
本発明は、初期化を行いたい量子ビットと補助量子系とのエネルギーの交換に真空ラビ振動を用いることを特徴としている。
図1は、本発明における量子ビットと補助量子系との結合系(以下、単に結合系と言う)を説明するための模式図である。結合系は、初期化を行いたい量子ビットである超伝導量子ビットを保持可能な超伝導量子回路1と、補助量子系2とが、両者のエネルギーが可換な程度に近接して配置されたものである。
以下では、本発明の実施の形態として、超伝導量子ビットとダイヤモンドのNV中心との結合系による、超伝導量子ビットの初期化方法について説明する。超伝導量子ビットとダイヤモンドのNV中心との結合系の構成は、図1と同様であるので、図1の符号を用いて説明する。
Claims (5)
- 超伝導量子ビットを保持可能な超伝導量子回路と補助量子系とが、これら超伝導量子回路と補助量子系の互いのエネルギーが可換な状態で近接して配置された結合系を用いた超伝導量子ビットの初期化方法であって、
前記超伝導量子ビットのエネルギーを制御して、前記超伝導量子ビットと前記補助量子系とを共鳴させ、前記超伝導量子ビットと前記補助量子系との間で真空ラビ振動を誘起する第1のステップと、
前記共鳴の開始時点から前記真空ラビ振動の周期の半値の時間が経過したときに、前記超伝導量子ビットと前記補助量子系とを離調する第2のステップとを含むことを特徴とする超伝導量子ビットの初期化方法。 - 請求項1記載の超伝導量子ビットの初期化方法において、
前記第1のステップは、前記超伝導量子回路と磁気的に結合した制御回路にエネルギー制御パルス電流を流すことにより、前記制御回路に磁場を発生させて前記超伝導量子ビットのエネルギーを制御するステップを含み、
前記第2のステップは、前記制御回路に前記エネルギー制御パルス電流を流し始めた時点から前記真空ラビ振動の周期の半値の時間が経過したときに、前記エネルギー制御パルス電流を停止して前記超伝導量子ビットと前記補助量子系とを離調するステップを含むことを特徴とする超伝導量子ビットの初期化方法。 - 請求項1または2記載の超伝導量子ビットの初期化方法において、
前記補助量子系は、固体中の欠陥またはドーパントに局在する電子スピンの集団であることを特徴とする超伝導量子ビットの初期化方法。 - 請求項1乃至3のいずれか1項に記載の超伝導量子ビットの初期化方法において、
前記超伝導量子ビットと前記補助量子系との結合定数は、前記補助量子系の減衰率よりも大きいことを特徴とする超伝導量子ビットの初期化方法。 - 請求項4記載の超伝導量子ビットの初期化方法において、
前記補助量子系としてダイヤモンドのNV中心を用いる場合に、前記超伝導量子ビットを流れる永久電流を300nA以上、前記超伝導量子ビットから前記NV中心までの距離を1μm以下、前記NV中心の密度を5×1017/cm3とすることを特徴とする超伝導量子ビットの初期化方法。
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