つくば量子情報サロン

つくば地区には、広い意味での量子情報関係の研究に関わっている研究者が多くいると思いますが、現状では各々が独立に研究を行っている様に思います。多くの研究者が集まっているつくば地区のメリットをさらに生かす為に、「量子情報サロン」という名称で、つくば地区の研究者が定期的に集まってセミナーや勉強会を開き、活発に議論することで交流・親睦を深め、この活動を通じ、可能なら共同研究にまで発展させる事を目指します。つくば地区の研究機関（筑波大学、産業技術総合研究所、物質・材料研究機構）の有志で非定期に開催し毎回講師をお呼びしてゆったりと時間を取って、最先端の内容について深く紹介していただいています。学生の参加も歓迎しています。次回は第１０回です。以下をご覧ください。もし参加希望の場合は世話人までご連絡ください。

第１０回つくば量子情報サロン　講演会

「半導体ベース量子デバイスの現状と展望」

日時：2022 年 6 月 17 日　13:30～17:30
会場：Zoomおよび現地のハイブリッド開催
現地：物質・材料研究機構並木地区 WPI-MANA棟(Hエリア) 1階オーディトリアム（ご登録の方には，後日Zoomリンク及び現地入構手続きの詳細をご連絡致します）
参加申込[締め切り：６月10日（金）]：事前登録をお願いします。このGoogle フォームにアクセスし、お名前・所属・連絡先を登録ください。

プログラム（途中小休憩を含む）：

-----------------------------------------13:30-15:30
タイトル：半導体スピン量子ビット研究開発の動向
講師：小寺 哲夫 氏 (東京工業大学・工学院)
アブストラクト：半導体は集積化技術が成熟しており、量子コンピュータへの応用が期待されている。
なかでも、コヒーレンスやエレクトロニクス技術との適合性から、シリコン中のスピンを利用した量子ビットの研究開発が盛んに行われている。
量子コンピュータの実現に向けては、量子ビットの質（ゲート操作の忠実度）と量（集積度）の両方を高める必要があり、
シリコンスピン量子ビット研究開発も両アプローチから活発に推進されている。
本講演では、シリコン量子ビットの操作、測定などの基礎を紹介した後、国内外の研究開発動向および今後の展望について述べる。
-----------------------------------------15:30-17:30
タイトル：超伝導接合におけるマヨラナゼロモード物理の現状
講師：松尾 貞茂 氏（理化学研究所・創発物性科学研究センター）
アブストラクト：マヨラナゼロモードは非可換統計性を有しており、そのためトポロジカル量子計算への応用が期待されている。
2012年に初めて実験的兆候が報告されて以降、今日に至るまでマヨラナゼロモードの探索が世界中で精力的に行われてきた。
その中でも超伝導体と半導体ナノ構造との接合を用いた実験舞台は、将来的に非可換統計性の実証や量子計算を行う上で
必要となる制御性を有しているため有望視されている。
一方で、これまで報告されてきたマヨラナゼロモードの検出に関する実験結果について疑義が近年指摘されている。
今後の分野の発展には、実験的兆候がどのようなマヨラナゼロモードの特性と関係しているのかを議論することが重要であると思われる。
このため、マヨラナゼロモードの基礎物理を紹介し、探索の現状を概観することには意味がある。
そこで、本講演ではマヨラナゼロモードの基礎物理の紹介を行い、これまで報告されている実験的な兆候や将来展望を概観する。
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第10回つくば量子情報サロン世話人
物質・材料研究機構
小塚 裕介（KOZUKA.Yusuke@nims.go.jp）
岩崎 拓哉（IWASAKI.Takuya@nims.go.jp）

第９回つくば量子情報サロン　講演会
「共振器・導波路QEDと量子デバイスへの応用」
　共振器QEDや導波路QEDは量子力学の基礎研究の主要な舞台であったが、近年量子コンピュータの研究・開発にも欠かすことのできない話題を提供しています。　本講演会では、このテーマを専門とされている越野和樹先生（東京医科歯科大）をお招きし、基礎から最近の研究までご講演いただきます。
- 日時：２０２１年６月１０日（木）１４：００～１６：００
- 会場：Zoom によるオンライン・セミナー
- 講演会参加：無料（講演に興味がある方どなたでも参加いただけます）
- 講師：越野和樹　氏（東京医科歯科大学教養部准教授）（サイエンス社の近著「共振器量子電磁力学量子コンピュータのハードウェア理論」SGCライブラリ162 もご参照ください） https://www.tmd.ac.jp/artsci/physics/ikuzak/index.html
- アブストラクト：共振器量子電気力学（QED）は，最も単純な光－物質結合系である，原子と離散的光子（共振器モード）との量子的相互作用を扱う分野である．共振器QEDのプラットフォームは多岐にわたるが，超伝導量子ビットとマイクロ波光子による実現方法は回路QEDと呼ばれ，原子光子間結合を非常に強くできる，系の各種パラメータをその場制御できる，といった特長を有している．一方，導波路QEDとは，原子と導波路中の一次元的な連続モード（導波路モード）との相互作用を扱う分野である．従来，連続モードは不可逆な量子ダイナミクスの要因となるため環境自由度として捉えられてきたが，導波路QEDでは一次元モードを積極的に活用し，例えば離れた量子ビット間の量子的接続などを実現可能にする．本セミナーでは，これらの分野を概観し，パラメトリック増幅器や単一光子検出器など，量子情報デバイスへの応用について紹介する予定である．
- 参加申し込み[締め切り６月４日（金）]：https://docs.google.com/forms/d/e/1FAIpQLSfCgbm4ncuFApYvL9DpsI1emX4u_0Gd9XYxeC1NzTXmeSSmhQ/viewform
  事前登録をお願いします。上記Googleフォームにアクセスし、お名前・連絡先を登録ください。６月７日頃、Zoom接続情報をメールでご連絡します。
第８回つくば量子情報サロン　講演会
「量子情報と時空の物理：量子多体系を用いたデスクトップ実験提案」
　量子コンピュータや量子センシングの研究に伴い、半導体・超伝導デバイスやハイブリッド量子系の実験技術が向上し、量子極限近傍での状態制御や真空量子揺らぎの検出・増幅などが可能になりました。それによって、量子デバイスを用いて量子論・宇宙論分野の模擬実験を行う異分野の境界領域の研究も発展しています。例えば、超伝導量子回路を用いて、動的カシミール効果 [Nature 479, 376 (2011)]やホーキング輻射 [PRL 103, 087004 (2009)]を検証する研究があげられます。
　本講演会では、量子情報理論・一般相対性理論をご専門とされている堀田昌寛先生（東北大学）をお招きし、量子エネルギーテレポーテーションやブラックホール蒸発に関して講演頂きます。特に、物性現象である量子ホール効果を用いて量子エネルギーテレポーテーションを検証する実験の提案や、ブラックホール蒸発を記述する量子ビットモデルの提案など、量子デバイス・固体物性研究とも親和性の高い内容を講演頂くため、固体物性、量子デバイス研究者にも新たな研究の視点がもたらされると期待されます。量子論・宇宙論の非専門家にも理解できるよう基礎から丁寧に講演頂く予定ですので、物性研究者、デバイス研究者、学生を問わず参加を歓迎します。
- 日時：２０１９年７月２５日（木）１３：３０～１７：３０
- 会場：産業技術総合研究所　つくば中央　共用講堂１階　中会議室
- 講演会参加：無料（講演に興味がある方どなたでも参加いただけます）量子情報サロンURL: http://www.u.tsukuba.ac.jp/~tokura.yasuhiro.ft/Meetings/TQIS.html
- 講師：堀田昌寛　氏（東北大学大学院理学研究科物理学専攻　素粒子・宇宙理論研究室） http://www.tuhep.phys.tohoku.ac.jp/profile/hotta.html https://researchmap.jp/mhotta/
- アブストラクト：量子情報をキーワードにして、物理学では分野融合的研究が世界的に活発になっている。その１つとして量子エネルギーテレポーテーション（QET）の研究がある。QETとは、量子多体系の基底状態に現れる量子もつれを用いて短時間で行う、操作論的なエネルギー輸送プロトコルである。本講演では、量子情報理論の基礎的概念についての簡単なレビューから入り、ブラックホールエントロピーとも関係するQETの理論的側面と、量子ホール端電流を用いたQET実験の提案を解説する。この実験では、量子液滴としての電子を閉じ込めている外部電場を時間的に変化させることにより、宇宙半径が指数関数的に膨張する１次元インフレーション宇宙の物性アナロジーが原理的に構成可能となる。端電流の有効理論としての１次元カイラルボゾン場理論において、その真空状態の量子揺らぎには、膨張による量子スクィージングが起こる。実際の３次元のインフレーション宇宙の場合には、このスクィージングによる量子揺らぎの成長と古典化が起こり、星や星団などの構造形成の種になると考えられている。次に蒸発するブラックホールと同じ熱的性質を有する量子ビット多体系モデルを紹介する。このモデルでは、物性アナロジーとしてのブラックホールとホーキング輻射の間の量子縺れに対応するエンタングルメントエントロピーの時間発展を解析的に追うことが可能となる。ブラックホール系や量子多体系での量子もつれの時間発展には関しては、ペイジ曲線仮説が有力と考えられてきたが、このモデルではこの仮説が大きく破れていることも述べる。この結果から、実際のブラックホールとホーキング輻射の間のエンタングルメントエントロピーについても、地平面面積に比例するブラックホールエントロピーよりもはるかに大きくなる可能性が示唆される。また時間があれば、ブラックホール情報喪失問題に関連した最近の進展でもあるホーキング粒子の純粋化パートナーの一般公式や、量子多体系における量子情報カプセルの結果についても触れる予定である。
- 講演会プログラム：
```
１３：００～１３：３０　受付
１３：３０～１３：４０　はじめに
１３：４０～１７：３０　講演会（休憩・質疑応答を含む）
１８：３０～２１：００　懇親会（つくば駅周辺）
```
- 懇親会：セミナー終了後に18:30から、つくば駅周辺で講師を囲って懇親会を開催する予定です。
  ご都合のつく方は、交流・親睦を深めるためにもこの機会に是非ご参加下さい。
  懇親会は５千円程度を予定し、学割があります。
- 参加申し込み[締切７月１０日] : https://forms.gle/m4Dd4oFzSmGtfmic9
  事前登録をお願いしております。上記Googleフォームにアクセスし、お名前・連絡先、懇親会参加の有無を登録ください。締め切りまでは各自修正可能です。締め切り後は世話人までメールください。
- 会場へのアクセス：下記ＵＲＬを参考に産総研つくば中央、共用講堂（構内地図中央付近）までお越しください。
  受付は共用講堂入口に設置し入館証をお渡しします。
  https://www.aist.go.jp/aist_j/guidemap/tsukuba/center/tsukuba_map_c.html
```
第８回つくば量子情報サロン世話人
産業技術総合研究所　岡崎雄馬(yuma.okazaki@aist.go.jp)、中村秀司、松崎雄一郎
```
第７回　「量子コンピュータデバイス研究の最前線」
- 日時：2018年5月22日（火）13:00~17:00（予定）
- 場所：物質・材料研究機構並木地区 NanoGreen/WPI-MANA棟(Hエリア) 1階大会議室
- タイトル: 超伝導量子コンピュータの開発状況
- 講演者: 田渕豊（東京大学・先端科学技術研究センター）
- アブストラクト：近年量子コンピュータの開発が進み、大規模化へ向けて研究が加速している。超伝導体を用いた電気回路は制御性が高く、集積化の可能な固体素子として注目されている。超伝導量子ビットは、電子・核スピン、イオンなど自然に存在する二準位系に比べて量子ビット素子の動作が直観的に分かりにくい。この人工的な超伝導回路を、電荷型を基本にその量子ビットの構成やゲート操作について解説し、量子ビット制御が従来のパルス磁気共鳴法と同等であることを述べる。量子コンピュータを作るにあたり何がなされるべきかを示し、物理層におけるアーキテクチャを紹介する。 Google社、IBM社やデルフト工科大学を中心に昨今の世界の大規模化へ向けた開発状況を紹介する。
- タイトル: シリコンスピン量子コンピュータ開発の現状
- 講演者: 阿部英介 (慶應義塾大学スピントロニクス研究センター)
- アブストラクト: ここ数年、量子コンピュータの研究開発に対して、研究者のみならず、民間企業・政府機関・投資家から熱い視線が注がれている。世界的な気運の高まりの原動力となっている超伝導デバイスでの進展と比べると、半導体デバイスにおける量子コンピュータ開発には10年近い遅れがある。それでも、長いコヒーレンス時間を有し、また、現代エレクトロニクスの基盤となっているシリコンデバイス技術の延長線上に位置付けられる、シリコンベースのスピン量子ビットに対する期待は極めて大きい。本講演では、シリコンスピン量子コンピュータ開発の最新の研究成果を概観し、その将来性、特に多量子ビット化へ向けた技術動向を紹介する。
- プログラム
  - 13:30-15:20 超伝導量子コンピュータの開発状況(田渕豊氏）
  - 15:20-15:40 休憩
  - 15:40-17:30 シリコンスピン量子コンピュータ開発の現状（阿部英介氏）
- 懇親会についてセミナー終了後に18:30から、つくば駅周辺で懇親会を開催する予定です。ご都合のつく方は、交流・親睦を深めるためにもこの機会に是非ご参加下さい。
- 参加申し込みについてご参加頂ける方は、以下のテンプレートをコピーしてお使い頂き、【〆切5月14日（月）】までにNIMS　森山（MORIYAMA.Satoshi@nims.go.jp）まで御連絡下さい。懇親会の場所に関しては、追ってご連絡致します。
```
----------------第7回つくば量子情報サロン参加申込書--------------------------
氏名：
所属：
セミナーに参加：する・しない
懇親会に参加：する・しない

返信先：MORIYAMA.Satoshi@nims.go.jp
-----------------------------------------------------------------------------
```
- アクセスについて物質・材料研究機構(NIMS) 並木地区への交通・入構手続き案内 http://www.nims.go.jp/nims/office/tsukuba_namiki.html TXつくば駅からNIMS各地区への無料の連絡バスが運行されています。 http://www.nims.go.jp/nims/office/nims-bus.html 並木地区以外へ行くバスもあるため，定期便運行表をご確認ください。ご来構の際は、まずはじめに受付（並木地区守衛所）にて手続きをお願いいたします。その後サロン会場へ移動をお願い致します。
- 世話人：森山悟士(NIMS）MORIYAMA.Satoshi@nims.go.jp
第６回　「近未来的に実現される量子デバイスを用いた量子スプレマシー」
- 日時：2017年5月24日（水）15:00~17:00
- 場所：筑波大学　総合研究棟B棟108
- 講師：藤井啓祐氏（東京大学工学系研究科附属光量子科学研究センター助教　兼 JSTさきがけ研究者）　　http://quantphys.org/wp/keisukefujii/
- アブストラクト：近年、ますます複雑な量子系の制御が実験的に可能になりつつある。このような実験的な進展に基づいて、近未来的に実現する比較的簡素な量子デバイスを用いて計算量理論的に保障された古典計算機に対する優位性（量子スプレマシー）実験的に実証しようという試みが行われている。相互作用のない自由ボソンや、イジング相互作用での実時間発展による可換な量子回路など、万能量子計算よりも弱い計算モデルに対しても、古典計算機に対する優位性を示すための理論的な枠組みが構成されつつある。本講演では、このような量子スプレマシーの研究の最近の動向を概観し、また最近得られたいくつかの結果について紹介する。
- 懇親会：
  - 日時：５月２４日（水）１８：００より
  - 場所：「三浦飲食堂」つくば駅から歩いて１０分ほど
  - URL: http://www.miura-beer.jp
  - 会費：3,000円の料理＋飲み物代
- 世話人：都倉康弘（筑波大学）tokura.yasuhiro.ft@u.tsukuba.ac.jp
第５回　「量子アニーリング：基礎から最前線へ」
- 日時：2015年6月26日（金）13:00~17:30
- 場所：産業技術総合研究所　つくば中央　第２事業所　2-12棟　2階第6会議室
- タイトル：量子アニーリングの基礎と応用
- 講師：西森秀稔氏（東京工業大学大学院理工学研究科物性物理学専攻）　　http://www.stat.phys.titech.ac.jp/~nishimori/
- アブストラクト：量子アニーリングは量子計算のパラダイムのひとつであり、組み合わせ最適化問題を量子力学を利用して解く方法を提供する。今回の講演では、量子アニーリングの基本的な考え方や実際の計算例をていねいに解説する。また、量子アニーリングをハードウェアとして実装したD-Waveマシンのベンチマークテストや開発の現状についても述べ、量子アニーリングのパラダイムにおける量子計算の実現に向けた今後の展望を語る。
- タイトル：量子相転移を用いて組合せ最適化問題を解くコヒーレント・イジングマシン
- 講師：宇都宮聖子氏（国立情報学研究所　情報学プリンシプル系）　　http://www.qis-tokyo.jp/member/utsunomiya/
- アブストラクト：我々はレーザーまたは縮退光パラメトリック発振器のネットワークの量子相転移を用いて、離散最適化問題であるイジング問題を解くコヒーレント・イジングマシンを提案した。目的関数をネットワークの総損失にマッピングすることで、個々の発振器は目的関数を最小化する発振基底の組み合わせを自発的に選んで発振するものである。計算はすべてのレーザーが発振することで完了するため、原理的には問題サイズによらず発振遅延時間で律速されるため、非常に高速に解が求められることが期待されている。本講演では、コヒーレント・イジングマシンの解説と、数値計算ベンチマーク結果による性能評価及び実験の進捗など、最近の展開についても紹介する。
- 世話人：川畑史郎、中村秀司、岡崎雄馬（産総研）
第４回　「情報処理の熱力学」
- 日時：2014年11月20日（木）14:00~
- 場所：物質・材料研究機構並木地区 NanoGreen/WPI-MANA棟(Hエリア) 1階大会議室
- 講師：沙川貴大氏（東京大学大学院総合文化研究科広域科学専攻相関基礎科学系） http://www.taksagawa.com
- アブストラクト：「マクスウェルのデーモン」は情報と熱力学を統一的に理解する鍵となる概念である。さらに近年の技術の進歩により、実際に実験でデーモンが実現されるようになってきた。本講演では、情報と熱力学についての基本概念の紹介から出発し、両者を統一的に理解する理論と実験に関する最近の研究成果を紹介したい。まず、情報処理過程（とくに測定とフィードバック制御）における、熱力学第二法則や「ゆらぎの定理」の拡張を紹介する。またその帰結として、マクスウェルのデーモンのパラドックスがどう解決されるかを議論する。さらに、単一電子を用いてデーモンを実現した我々の実験を紹介したい。
- 世話人：森山悟士（物質・材料研究機構）
第３回　Mesoscopic transport
- 日時：2013年11月5日（火）14:00~17:00
- 場所：筑波大学総合研究棟B棟1階110室
- 講師：Dr. Thierry Martin (AIX-Marseille Universite, Centre de Physique Theorique)
- 講師：Dr. Jerome Rech (AIX-Marseille Universite, Centre de Physique Theorique)
- Title: Interactions and charge fractionalization in an electronic Hong-Ou-Mandel interferometer
- Abstract: We consider an electronic analog of the Hong-Ou-Mandel (HOM) interferometer, where two single electrons travel along opposite chiral edge states and collide at a Quantum Point Contact. Studying the current noise, we show that because of interactions between co-propagating edge states, the degree of indistinguishability between the two electron wavepackets is dramatically reduced, leading to reduced contrast for the HOM signal. This decoherence phenomenon strongly depends on the energy resolution of the packets. Insofar as interactions cause charge fractionalization, we show that charge and neutral modes interfere with each other, leading to satellite dips or peaks in the current noise. Our calculations explain recent experimental results [1] where an electronic HOM signal with reduced contrast was observed.
- Title: Multipair DC-Josephson Resonances in a biased all-superconducting Bijunction
- Abstract: An all-superconducting bijunction consists of a central superconductor contacted to two lateral superconductors, such that non-local crossed Andreev reflection is operating. Then new correlated transport channels for the Cooper pairs appear in addition to those of separated conventional Josephson junctions. We study this system in a configuration where the superconductors are connected through gate-controllable quantum dots. Multipair phase-coherent resonances and phase-dependent multiple Andreev reflections are both obtained when the voltages of the lateral superconductors are commensurate, and they add to the usual local dissipative transport due to quasiparticles. The two-pair resonance (quartets) as well as some other higher order multipair resonances are {\pi}-shifted at low voltage. Dot control can be used to dramatically enhance the multipair current when the voltages are resonant with the dot levels.
- 世話人：久保敏弘（筑波大）、中村秀司（産業技術総合研究所）
第２回　「弱値を巡る量子測定理論と量子論の解釈」
- 日時：2013年5月1日（水）14:00~17:00
- 場所：産業技術総合研究所つくば中央第二事業所 D棟 8階第1AV室 (D821-2)
- 講師：鹿野豊氏（分子科学研究所協奏分子システム研究センター准教授） http://qm.ims.ac.jp
- アブストラクト：弱値とはアハラノフが導入した理論的概念である。その名前の由来は、時間対称な量子測定理論を構築するために導入された弱測定にある。弱値は量子力学の形式を書き換えただけで何も新しいことはないように思われていたが、その考え方から多くの量子論の基礎の問題に対して、新しい解釈を与えることが出来た。また、この考え方を応用し、実際の実験的な優位性を示す実験も近年おこなれてきた。そこで本セミナーでは、弱値のもつ理論的体系を説明するこから始め、最近の研究の進展を説明する。また今後の展望についても概観する。量子力学の根本的な部分に対する疑問に対するものですので、学部生の時に疑問に思ったことをそのままに、気楽に聞いていただけると幸いです。
- 世話人：川畑史郎（産総研）、久保敏弘（筑波大）
第１回　「物性物理学におけるマヨラナ粒子」
- 日時：2013年2月27日（水）14:00~
- 場所：筑波大学総合研究棟B棟1階108室
- 講師：加藤岳生氏（東京大学物性研究所物性理論研究部門） http://kato.issp.u-tokyo.ac.jp/kato/
- アブストラクト：マヨラナ粒子とは、ニュートリノなどの電荷を持たない素粒子を記述する粒子として導入されたものであるが、今のところニュートリノを含め、マヨラナ粒子であると示された粒子は存在しない。一方、物性物理学の分野で、超伝導体をうまく使うことでマヨラナ粒子と同じ統計性を持つ粒子がつくれないか、という試みが現在活発に議論されている。またスピン軌道相互作用の強い半導体に超伝導を近接させることでマヨラナ粒子を観測したという実験の報告がいくつかなされている。そこで「マヨラナ粒子とはなにか」というところからはじめて、最近の研究の進展を説明する。また今後重要となるであろうと予想される理論面の課題についても触れる。実験家にもわかりやすいようなセミナーを行う予定であるので、気楽に聞いていただけると幸いである。
- 世話人：久保敏弘（筑波大）

Contacts

Affiliation:Doctoral and Master's Programs in Physics | Doctorial Program of Nano-Science and Nano-Technology | Graduate School of Pure and Applied Sciences
University of Tsukuba | Tokura-Kubo Laboratory
Postal address:1-1-1, Tennodai, Tsukuba, Ibaraki, 305-8571
Room: Laboratory of Advanced Research B, 510-2B E-mail: tokura.yasuhiro.ft(at)u.tsukuba.ac.jp

Last update: Apr. 28, 2022.

つくば量子情報サロン

第１０回つくば量子情報サロン 講演会「半導体ベース量子デバイスの現状と展望」

第９回つくば量子情報サロン 講演会 「共振器・導波路QEDと量子デバイスへの応用」

第８回つくば量子情報サロン 講演会 「量子情報と時空の物理：量子多体系を用いたデスクトップ実験提案」

第７回 「量子コンピュータデバイス研究の最前線」

第６回 「近未来的に実現される量子デバイスを用いた量子スプレマシー」

第５回 「量子アニーリング：基礎から最前線へ」

第４回 「情報処理の熱力学」

第３回 Mesoscopic transport

第２回 「弱値を巡る量子測定理論と量子論の解釈」

第１回 「物性物理学におけるマヨラナ粒子」

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第７回　「量子コンピュータデバイス研究の最前線」

第６回　「近未来的に実現される量子デバイスを用いた量子スプレマシー」

第５回　「量子アニーリング：基礎から最前線へ」

第４回　「情報処理の熱力学」

第３回　Mesoscopic transport

第２回　「弱値を巡る量子測定理論と量子論の解釈」

第１回　「物性物理学におけるマヨラナ粒子」