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創発物性科学研究センター量子機能システム研究グループ

グループディレクター樽茶清悟（D.Eng.）

English Page

研究概要

固体中の量子状態の純粋な制御を原理とする量子情報処理の技術と物理の研究を行なっています。量子情報処理は、エネルギー損失を抑え、安全性を確保できる理想的な情報技術です。当研究室では、この情報処理の有効性を、半導体・超伝導体ナノ構造中の量子コヒーレンスと量子もつれの操作を要素技術として検証し、実現への道筋を付けることを目指します。具体的には、量子演算と量子シミュレーションで構成される「量子コンピューティング」、量子メモリと中継を可能にする「量子インターフェース」、量子制御に適した「量子ナノデバイス」を課題として、量子系アーキテクチャ、デバイス・材料技術の開発、及び、量子もつれ、デコヒーレンス、スピン相関などの基礎物理の探求しています。

研究主分野

数物系科学

研究関連分野

情報学
工学

キーワード

半導体量子ドット
量子細線
量子計算
トポロジカル量子計算
量子輸送

主要論文

1. K. Takeda, A. Noiri, T. Nakajima, L. C. Camenzind, T. Kobayashi, A. Sammak, G. Scappucci, and S. Tarucha,
"Rapid single-shot parity spin readout in a silicon double quantum dot with fidelity exceeding 99%",
npj Quantum Info. 10, 22 (2024).
2. Y. del Valle Inclan Redondo, X. Xu, T. C. H. Liew, E. A. Ostrovskaya, A. Stegmaier, R. Thomale, C. Schneider, S. Klembt, S. Hofling, S. Tarucha and M. D. Fraser,
"Nonreciprocal bandstructures in an exciton-polariton Floquet optical lattice",
Nature Photonics 18, 6 (2024).
3. J. Yoneda, J. S. Rojas-Arias, P. Stano, K. Takeda, A.Noiri, T. Nakajima, D. Loss, and S. Tarucha,
"Noise-correlation spectrum for a pair of spin qubits in silicon",
Nature Physics 19, 1793-1798, Oct (2023).
4. S. Matsuo, T. Imoto, T. Yokoyama, Y. Sato, T. Lindemann, S. Gronin, G.C. Gardner, M.J. Manfra, and S. Tarucha,
"Josephson diode effect derived from short-range coherent coupling",
Nature Physics 19, 1636 (2023).
5. A.Noiri, K. Takeda, T. Nakajima, T. Kobayashi, A. Sammak, G. Scappucci, and S. Tarucha,
"A shuttling-based two-qubit logic gate for linking distant silicon quantum processors",
Nature Commun. 13, 5740 (2022).
6. K. Takeda, A. Noiri, T. Nakajima, T. Kobayashi, and S. Tarucha,
"Quantum error correction with silicon spin qubits”
Nature 608, 682 (2022)
7. A. Noiri, K. Takeda, T. Nakajima, T. Kobayashi, A. Sammak, G. Scappucci, and S. Tarucha,
"Fast universal quantum gate above the fault-tolerance threshold in silicon",
Nature 601, 338 (2022).
8. K. Takeda, A. Noiri, T. Nakajima, J. Yoneda, T. Kobayashi, and S. Tarucha,
"Quantum tomography of an entangled three-qubit state in silicon”
Nat. Nanotechnol. 16. 965 (2021).
9. T. Nakajima, A. Noiri, K. Kawasaki, J. Yoneda, P. Stano, S. Amaha, T. Otsuka, K. Takeda, M.R. Delbecq, G. Allison, A. Ludwig, A. D. Wieck, D. Loss, and S. Tarucha,
"Coherence of a driven electron spin qubit actively decoupled from quasi-static noise",
Phys. Rev. X 10, 011060-1-11 (2020).
10. J. Yoneda, K. Takeda, T. Otsuka, T. Nakajima, M. R. Delbecq, G. Allison, T. Honda, T. Kodera, S. Oda, Y. Hoshi, N. Usami, K. M. Itoh, and S. Tarucha,
"A quantum-dot spin qubit with coherence limited by charge noise and fidelity higher than 99.9%",
Nature. Nanotechnol. 13, 102 (2018).