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東京大学 先端科学技術研究センター 量子情報物理工学分野

研究業績Publication

プレプリント

  • Qubit-assisted transduction for a detection of surface acoustic waves near the quantum limit
    A. Noguchi, R. Yamazaki, Y. Tabuchi, and Y. Nakamura,
    arXiv:1710.00467
  • Information-to-work conversion by Maxwell's demon in a superconducting circuit-QED system
    Y. Masuyama, K. Funo, Y. Murashita, A. Noguchi, S. Kono, Y. Tabuchi, R. Yamazaki, M. Ueda, and Y. Nakamura,
    arXiv:1709.00548
  • Dissipative quantum bifurcation machine: Quantum heating of coupled nonlinear oscillators
    H. Goto, Z. R. Lin, and Y. Nakamura,
    arXiv:1707.00986
  • Electro-mechano-optical NMR detection
    K. Takeda, K. Nagasaka, A. Noguchi, R. Yamazaki, Y. Nakamura, E. Iwase, J. M. Taylor, and K. Usami,
    arXiv:1706.00532
  • Cavity optomechanics with surface acoustic waves
    A. Okada, F. Oguro, A. Noguchi, Y. Tabuchi, R. Yamazaki, K. Usami, and Y.Nakamura,
    arXiv:1705.04593
  • Finite-time quantum correlations of propagating squeezed microwaves
    K. G. Fedorov, S. Pogorzalek, U. Las Heras, M. Sanz, P. Yard, P. Eder, M. Fischer, J. Goetz, E. Xie, K. Inomata, Y. Nakamura, R. Di Candia, E. Solano, A. Marx, F. Deppe, and R. Gross,
    arXiv:1703.05138

学術論文

2017
  • Hysteretic flux response and nondegenerate gain of flux-driven Josephson parametric amplifiers
    S. Pogorzalek, K. G. Fedorov, L. Zhong, J. Goetz, F. Wulschner, M.Fischer, P. Eder, E. Xie, K. Inomata, T. Yamamoto, Y. Nakamura, A. Marx, F. Deppe, and R. Gross
    Phys. Rev. Applied 8, 024012 (2017).
  • Nonclassical photon number distribution in a superconducting cavity under a squeezed drive
    S. Kono, Y. Masuyama, T. Ishikawa, Y. Tabuchi, R. Yamazaki, K. Usami, K. Koshino, and Y. Nakamura,
    Phys. Rev. Lett 119, 023602 (2017).
  • Resolving quanta of collective spin excitations in a millimeter-sized ferromagnet
    D. Lachance-Quirion, Y. Tabuchi, S. Ishino, A. Noguchi, T. Ishikawa, R.Yamazaki, and Y. Nakamura,
    Sci. Adv. 3, e1603150 (2017).
  • All-optical observation and reconstruction of spin wave dispersion
    Y. Hashimoto, S. Daimon, R. Iguchi, Y. Oikawa, K. Shen, K. Sato, D. Bossini, Y. Tabuchi, T. Satoh, B. Hillebrands, G. E.W. Bauer, T. H. Johansen, A. Kirilyuk, T. Rasing, and E. Saitoh,
    Nature Commun. 8, 15859 (2017).
  • Theory of deterministic entanglement generation between remote superconducting atoms
    K. Koshino, K. Inomata, Z. R. Lin, Y. Tokunaga, T. Yamamoto, and Y. Nakamura,
    Phys. Rev. Applied 7, 064006 (2017). Editors' Suggestion
2016
  • Suppressing relaxation in superconducting qubits by quasiparticle pumping
    S. Gustavsson, F. Yan, G. Catelani, J. Bylander, A. Kamal, J. Birenbaum, D. Hover, D. Rosenberg, G. Samach, A. P. Sears, S. J. Weber, J. L. Yoder, J. Clarke, A. J. Kerman, F. Yoshihara, Y. Nakamura, T. P. Orlando, and W. D. Oliver,
    Science 354, 1573-1577 (2016).
  • Ground state cooling of a quantum electromechanical system with a silicon nitride membrane in a 3D loop-gap cavity
    A. Noguchi, R. Yamazaki, M. Ataka, H. Fujita, Y. Tabuchi, T. Ishikawa, K. Usami, and Y. Nakamura,
    New J. Phys. 18, 103036 (2016).
  • Superradiant phase transition in a superconducting circuit in thermal equilibrium
    M. Bamba, K. Inomata, and Y. Nakamura,
    Phys. Rev. Lett. 117, 173601 (2016).
  • Quantum magnonics: The magnon meets the superconducting qubit
    Y. Tabuchi, S. Ishino, A. Noguchi, T. Ishikawa, R. Yamazaki, K. Usami, and Y. Nakamura,
    C. R. Physique 17, 729 (2016).
  • Single microwave-photon detector using an artificial Λ-type three-level system
    K. Inomata, Z. R. Lin, K. Koshino, W. D. Oliver, J. S. Tsai, T. Yamamoto, and Y. Nakamura,
    Nature Commun. 7, 12303 (2016).
  • Displacement of propagating squeezed microwave states
    K. G. Fedorov, L. Zhong, S. Pogorzalek, P. Eder, M. Fischer, J. Goetz, E.Xie, F. Wulschner, K. Inomata, T. Yamamoto, Y. Nakamura, R. Di Candia, U. Las Heras, M. Sanz, E. Solano, E. P. Menzel, F. Deppe, A. Marx, and R. Gross,
    Phys. Rev. Lett. 117, 020502 (2016).
  • Cavity optomagnonics with spin-orbit coupled photons
    A. Osada, R. Hisatomi, A. Noguchi, Y. Tabuchi, R. Yamazaki, K. Usami, M. Sadgrove, R. Yalla, M. Nomura, and Y. Nakamura,
    Phys. Rev. Lett. 116, 223601 (2016).
  • Bidirectional conversion between microwave and light via ferromagnetic magnons
    R. Hisatomi, A. Osada, Y. Tabuchi, T. Ishikawa, A. Noguchi, R. Yamazaki, K. Usami, and Y. Nakamura,
    Phys. Rev. B 93, 174427 (2016).
  • Dressed-state engineering for continuous detection of itinerant microwave photons
    K. Koshino, Z. R. Lin, K. Inomata, T. Yamamoto, and Y. Nakamura,
    Phys. Rev. A 93, 023824 (2016).
2015
  • Critical fluctuations and the rates of interstate switching near the excitation threshold of a quantum parametric oscillator
    Z. R. Lin, Y. Nakamura, and M. I. Dykman,
    Phys. Rev. E 92, 022105 (2015).
  • Coherent coupling between a ferromagnetic magnon and a superconducting qubit
    Y. Tabuchi, S. Ishino, A. Noguchi, T. Ishikawa, R. Yamazaki, K. Usami, and Y. Nakamura,
    Science 349, 405 (2015).
  • Scalable architecture for quantum information processing with superconducting qubits based on purely longitudinal interactions
    P.-M. Billangeon, J. S. Tsai, and Y. Nakamura,
    Phys. Rev. B 92, 020509 (2015).
  • Dephasing and dissipation in qubit thermodynamics
    J. P. Pekola, Y. Masuyama, Y. Nakamura, J. Bergli, and Y. M. Galperin,
    Phys. Rev. E 91, 062109-1-8 (2015).
  • Z-gate operation on a superconducting flux qubit via its readout SQUID
    X. Y. Jin, S. Gustavsson, J. Bylander, F. Yan, F. Yoshihara, Y. Nakamura, T. P. Orlando, and W. D. Oliver,
    Phys. Rev. Applied 3, 034004 (2015).
  • Theory of microwave single-photon detection using an impedance-matched Λ system
    K. Koshino, K. Inomata, Z.R. Lin, Y. Nakamura, and T. Yamamoto,
    Phys. Rev. A 91, 043805 (2015).
  • Circuit QED based scalable architectures for quantum information processing with superconducting qubits
    P.-M. Billangeon, J. S. Tsai, and Y. Nakamura,
    Phys. Rev. B 91, 094517 (2015).
2014
  • Hybridizing ferromagnetic magnons and microwave photons in the quantum limit
    Y. Tabuchi, S. Ishino, T. Ishikawa, R. Yamazaki, K. Usami, and Y. Nakamura,
    Phys. Rev. Lett. 113, 083603 (2014).
  • Microwave down-conversion with an impedance-matched Λ system in driven circuit QED
    K. Inomata, K. Koshino, Z. R. Lin, W. D. Oliver, J. S. Tsai, Y. Nakamura, and T. Yamamoto,
    Phys. Rev. Lett. 113, 063604 (2014). Editors' Suggestion   
  • Josephson parametric phase-locked oscillator and its application to dispersive readout of superconducting qubits
    Z. R. Lin, K. Inomata, K. Koshino, W. D. Oliver, Y. Nakamura, J. S. Tsai, and T. Yamamoto,
    Nature Commun. 5, 4480 (2014).   
  • Optical detection of radio waves through a nanomechanical transducer
    T. Bagci, A. Simonsen, S. Schmid, L. G. Villanueva, E. Zeuthen, J. Appel, J. M. Taylor, A. Sorensen, K. Usami, A. Schliesser, and E. S. Polzik,
    Nature 507, 81 (2014).   
  • Single-layer graphene on silicon nitride micromembrane resonators
    S. Schmid, T. Bagci, E. Zeuthen, J. M. Taylor, P. K. Herring, M. C. Cassidy, C. M. Marcus, L. G. Villanueva, B. Amato, A. Boisen, Y. C. Shin, J. Kong, A. S. Sorensen, K. Usami and E. S. Polzik,
    J. Appl. Phys. 115, 054513 (2014).
  • Flux qubit noise spectroscopy using Rabi oscillations under strong driving conditions
    F. Yoshihara, Y. Nakamura, F. Yan, S. Gustavsson, J. Bylander, W. D. Oliver, and J. S. Tsai,
    Phys. Rev. B 89, 020503(R) (2014).
  • Superconducting flux qubit capacitively coupled to an LC resonator
    T. Yamamoto, K. Inomata, K. Koshino, P.-M. Billangeon, Y. Nakamura, and J. S. Tsai,
    New J. Phys. 16, 015017 (2014).
2013
  • Squeezing with a flux-driven Josephson parametric amplifier
    L. Zhong, E. P. Menzel, R. Di Candia, P. Eder, M. Ihmig, A. Baust, M. Haeberlein, E. Hoffmann, K. Inomata, T. Yamamoto, Y. Nakamura, E. Solano, F. Deppe, A. Marx, and R. Gross,
    New J. Phys. 15, 125013 (2013).
  • Theory of deterministic down-conversion of single photons occurring at an impedance-matched Λ system
    K. Koshino, K. Inomata, T. Yamamoto, and Y. Nakamura,
    New J. Phys. 15, 115010 (2013).
  • Implementation of an impedance-matched Λ system by dressed-state engineering
    K. Koshino, K. Inomata, T. Yamamoto, and Y. Nakamura,
    Phys. Rev. Lett. 111, 153601 (2013).
  • Single-shot readout of a superconducting flux qubit with a flux-driven Josephson parametric amplifier
    Z. R. Lin, K. Inomata, W. D. Oliver, K. Koshino, Y. Nakamura, J. S. Tsai, and T. Yamamoto,
    Appl. Phys. Lett. 103, 132602 (2013).
  • Rotating-frame relaxation as a noise spectrum analyzer of a superconducting qubit undergoing driven evolution
    F. Yan, S. Gustavsson, J. Bylander, X. Jin, F. Yoshihara, D. Cory, Y. Nakamura, T. P. Orlando, and W. D. Oliver,
    Nature Commun. 4, 2337 (2013).
  • Observation of three-state dressed states in circuit quantum electrodynamics
    K. Koshino, H. Terai, K. Inomata, T. Yamamoto, W. Qiu, Z. Wang, and Y. Nakamura,
    Phys. Rev. Lett. 110, 263601 (2013).
  • High-quality epitaxial NbN/AlN/NbN tunnel junctions with a wide range of current density
    Z. Wang, H. Terai, W. Qiu, K. Makise, Y. Uzawa, K. Kimoto, and Y. Nakamura,
    Appl. Phys. Lett. 102, 142604 (2013).
  • Improving quantum gate fidelities by using a qubit to measure microwave pulse distortions
    S. Gustavsson, O. Zwier, J. Bylander, F. Yan, F. Yoshihara, Y. Nakamura, T. P. Orlando, and W. D. Oliver,
    Phys. Rev. Lett. 110, 040502 (2013).
2012
  • Driven dynamics and rotary echo of a qubit tunably coupled to a harmonic oscillator
    S. Gustavsson, J. Bylander, F. Yan, P. Forn-Diaz, V. Bolkhovsky, D. Braje, G. Fitch, K. Harrabi, D. Lennon, J. Miloshi, P. Murphy, R. Slattery, S. Spector, B. Turek, T. Weir, P. B. Welander, F. Yoshihara, D. G. Cory, Y. Nakamura, T. P. Orlando, and W. D. Oliver,
    Phys. Rev. Lett. 108, 170503 (2012).
  • Spectroscopy of low-frequency noise and its temperature dependence in a superconducting qubit
    F. Yan, J. Bylander, S. Gustavsson, F. Yoshihara, K. Harrabi, D. G. Cory, T. P. Orlando, Y. Nakamura, J. S. Tsai, and W. D. Oliver,
    Phys. Rev. B 85, 174521 (2012). Editors' suggestion
  • Dynamical decoupling and dephasing in interacting two-level systems
    S. Gustavsson, F. Yan, J. Bylander, F. Yoshihara, Y. Nakamura, T. P. Orlando, and W. D. Oliver,
    Phys. Rev. Lett. 109, 010502 (2012). Editors' suggestion   
  • Thermoelectric coating
    A. Kirihara, K. Uchida, Y. Kajiwara, M. Ishida, Y. Nakamura, T. Manako, E. Saitoh, and S. Yorozu,
    Nature Materials 11, 686 (2012).
  • Large Dispersive shift of cavity resonance induced by a superconducting flux qubit in the straddling regime
    K. Inomata, T. Yamamoto, P.-M. Billangeon, Y. Nakamura, and J.S. Tsai,
    Phys. Rev. B 86, 140508(R) (2012). Editors' suggestion
  • Path entanglement of continuous-variable quantum microwaves
    E. P. Menzel, F. Deppe, P. Eder, L. Zhong, M. Haeberlein, A. Baust, E. Hoffmann, A. Marx, R. Gross, R. DiCandia, D. Ballester, E. Solano, K. Inomata, T. Yamamoto, Y. Nakamura, and M. Ihmig,
    Phys. Rev. Lett. 109, 250502 (2012).
  • Control of the radiative level shift and linewidth of a superconducting artificial atom through a variable boundary condition
    K. Koshino and Y. Nakamura,
    New J. Phys. 14, 043005 (2012).

解説・概説

  • 超伝導量子コンピュータの開発状況~アメリカ物理学会参加報告~
    杉山太香典,
    日本物理学会誌 72, 743 (2017).
  • 先行研究と議論の結実ー逆転による創造
    中村泰信,
    in 「ブレイクスルーへの思考ー東大先端研が実践する発想のマネジメント」
    東京大学先端科学技術研究センター+神崎亮平編, 東京大学出版会, 2016.
  • 強磁性体中マグノンと超伝導量子ビットとのコヒーレント強結合
    田渕豊, 石野誠一郎, 中村泰信,
    固体物理 51, 327 (2016).
  • Parametric amplifier and oscillator based on Josephson junction circuitry
    T. Yamamoto, K. Koshino, and Y. Nakamura,
    in Principles and Methods of Quantum Information Technologies
    Eds. Y. Yamamoto and K. Semba (Springer, Tokyo, 2016) pp. 495-513.
  • とりあえずやってみよう (コラム:私はこうして物理を選んでしまった)
    野口 篤史,
    パリティ 30, 71 (2015).
  • 超伝導回路上のマイクロ波量子光学
    中村 泰信,
    光学 44, 456 (2015).
  • 単一光子による決定論的な量子状態スイッチング
    越野 和樹,猪股 邦宏,中村 泰信,山本 剛,
    日本物理学会誌 69, 870 (2014).
  • 「光子」と「原子」― 超伝導回路を用いた量子場工学
    中村 泰信,
    固体物理 48, 587 (2013).
  • 古典論からみた機械振動子の共振器冷却 半導体ナノメンブレンの冷却機構
    宇佐見 康二,
    応用物理 82, 777 (2013).
  • 超伝導回路量子電気力学
    中村 泰信,
    レーザー研究 41, 502 (2013).
  • Breakthroughs in microwave quantum photonics in superconducting circuits
    Y. Nakamura and T. Yamamoto,
    IEEE Photonics Journal 5, 0701406 (2013).

卒業・修士・博士論文

  • 2016年度
     増山 雄太  「超伝導回路を用いた非平衡開放量子系の研究」(博士)
     長田 有登  「Study on the Cavity Optomagnonics」(博士)
     長坂 健太郎  「Opto-Mechano-Electro Detection of Nuclear Magnetic Resonance
     (核磁気共鳴信号の光ー機械ー電気結合系による読み出し)」(修士)
     宮崎 潤  「マイクロ波誘起相互作用による超伝導量子ビット間もつれゲートの実装」(修士)
     Amarsanaa
     Davaasuren
     「Control and readout of superconducting qubit via coaxial resonator」(学士)
     大黒 文和  「高Q値弾性波共振器内に捕獲されたフォノンとファイバー共振器の結合」(学士)

  • 2015年度
     石野 誠一郎  「超伝導量子ビットを用いた強磁性体マグノン励起の量子状態制御の研究」(修士)
     河野 信吾  「超伝導量子ビットを用いた伝搬マイクロ波光子の量子非破壊測定」(修士) 田中賞
     里見 勇太郎  「超伝導量子回路における2ビットゲートの実現と評価」(修士)
     キム ミンギュ  「超伝導量子ビットを用いた任意波形マイクロ波単一光子の生成」(学士)
     森 亮介  「エルビウム鉄ガーネット中の強磁性スピン励起と光の結合の研究」(学士)

  • 2014年度
     久富 隆佑  「強磁性スピン集団を用いた光-マイクロ波インターフェイスの研究」(修士) 田中賞
     岡田 将典  「LC共振回路と結合した機械振動子の光検出」(学士)
     角田 貴大  「超伝導量子ビットのゲートエラー評価および忠実度向上」(学士)

  • 2013年度
     安崎 遼路  「微小薄膜振動子と超伝導共振回路の結合」(学士)
     石野 誠一郎  「強磁性体マグノン励起の量子状態制御の研究」(学士) 卒論賞
     河野 信吾  「超伝導量子ビットを用いたマイクロ波光子数統計測定器の研究」(学士) 卒論賞

  • 2012年度
     木村 純  「超伝導量子ビットを用いたマイクロ波量子光学」(学士)
     加地 史弥  「3次元マイクロ波共振器中の人工原子」(学士)
     後藤 僚之  「超伝導回路による微小機械振動子の冷却に向けて」(学士)

受賞

  • 平成27年度 田中昭二賞(東京大学物理工学優秀修士論文賞)
    河野 信吾 「超伝導量子ビットを用いた伝搬マイクロ波光子の量子非破壊測定」
    Feb. 10, 2016.
  • 第10回(2016年)日本物理学会若手奨励賞(領域1)
    野口 篤史 「量子シミュレーションに向けた冷却イオンのスピンおよび配列自由度の量子状態制御」
    Oct. 1, 2015.
  • 第10回(2016年)日本物理学会若手奨励賞(領域1)
    田渕 豊 「超伝導量子ビットと強磁性体中の単一マグノンとのコヒーレント結合の実現」
    Oct. 1, 2015.
  • 平成26年度 田中昭二賞(東京大学物理工学優秀修士論文賞)
    久富 隆佑 「強磁性スピン集団を用いた光-マイクロ波インターフェイスの研究」
    Feb. 10, 2015.
  • 日本物理学会第3回(2014年秋季大会)学生プレゼンテーション賞
    石野 誠一郎 「空洞共振器を介した強磁性マグノンと超伝導量子ビットの強結合」
    Oct. 22, 2014.
  • 第11回江崎玲於奈賞
    中村 泰信 「超伝導量子ビットシステムの研究」
    Sep. 2, 2014.
  • 2014 Thomson Reuters Highly Cited Researcher
    中村 泰信
    Jun. 18, 2014.
  • 平成25年度 東京大学物理工学科優秀卒業論文賞
    石野 誠一郎 「強磁性体マグノン励起の量子状態制御の研究」
    Feb. 18, 2014.
  • 平成25年度 東京大学物理工学科優秀卒業論文賞
    河野 信吾 「超伝導量子ビットを用いたマイクロ波光子数統計測定器の研究」
    Feb. 18, 2014.
  • 日本物理学会第2回(2013年秋季大会)学生プレゼンテーション賞
    久富 隆佑 「光による強磁性体のスピンノイズ測定」
    Oct. 22, 2013.
  • 日本物理学会第2回(2013年秋季大会)学生プレゼンテーション賞
    増山 雄太 「超伝導量子ビットの離散的ac Stark シフトにおける非線形現象の観測」
    Oct. 22, 2013.

報道


東京大学先端科学技術研究センター
量子情報物理工学分野

中村・宇佐見研究室

〒153-8904
東京都目黒区駒場4-6-1
3号館 208・209号室
TEL. 03-5452-5076
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