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新原理コンピューティング研究センター

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量子エンジニアリングチーム　(Quantum Engineering Team)

1. メンバー

研究チーム長
Team Leader		 川畑 史郎（兼務）
   KAWABATA　Shiro(Adjunct)		 Researcher ID Google Scholar 個人HP
主任研究員
Senior Research Scientist		 平山 文紀
   HIRAYAMA Fuminori		 Researcher ID
主任研究員
Senior Research Scientist		 松崎 雄一郎
   MATSUZAKI Yuichiro		 Researcher ID Google Scholar
主任研究員
Senior Research Scientist		 増田 俊平
   MASUDA Shumpei		 Researcher ID Google Scholar
主任研究員
Senior Research Scientist		 竹内 尚輝
   MASUDA Shumpei		 Researcher ID Google Scholar
研究員
Research Scientist		 石川 豊史
   Ishikawa HToyofumi		 Researcher ID
主任研究員
Senior Research Scientist		 片下 敏宏 （兼務）
   KATASHITA Toshihiro(Adjunct)
産総研特別研究員（PD）
AIST Fellow (PD)		 関　優也
   SEKI Yuya		 Researcher ID
産総研特別研究員（PD）
AIST Fellow (PD)		 箱嶋 秀昭
   HAKOSHIMA Hideaki		 Researcher ID Google Scholar
産総研特別研究員（PD）
AIST Fellow (PD)		 嶋田 ありさ
   SHIMADA Arisa
学振特別研究員（PD）
JSPS Fellow (PD)		 龍田 真美子
   TATSUTA Mamiko
TSU産総研特別研究員（PD）
AIST Fellow (PD)		 井元 隆史
   IMOTO Takashi
kubotawabata
研究チーム長　川畑 史郎
hirayama
主任研究員　平山 文紀
matsuzaki
主任研究員　松崎 雄一郎
masuda
主任研究員　増田 俊平
ishikawa
主任研究員　竹内 尚輝
ishikawa
研究員　石川 豊史
katashita
主任研究員　片下 敏宏 （兼務）

2. 主な研究テーマ

量子エンジニアリングチームでは、量子力学・量子光学・物性理論・デバイス物理・量子情報理論が生み出す様々なシーズと電子工学・制御工学・計測工学・計算機工学・情報工学がもたらす多様なニーズとを垂直統合的に分野融合させた「量子エンジニアリング」の創出と実践を目指しています。現在の主要なテーマは、(1)量子コンピュータ（中規模量子コンピュータNISQ・誤り耐性量子コンピュータ）、(2)超伝導量子アニーリングマシン・古典イジングマシン、(3)量子情報理論、(4)ダイヤモンド量子センシング、(5)量子力学基礎論・量子非平衡統計物理などです。 我々のチームは、内閣府量子技術イノベーション戦略における量子技術イノベーション拠点「量子デバイス開発拠点」の中核として、NEDOプロジェクト等の日本を代表する複数の大型量子国家プロジェクトを推進しています。また、日本電気株式会社との強固な産官連携のもとに超伝導量子コンピュータ(NISQ)及び超伝導量子アニーリングマシンの商用化と社会実装を目指しています。

Quantum engineering team integrates various seeds in quantum physics, condensed matter physics, device physics, and quantum information theory and various needs in electronics, control, computer, and information technology with a vertical integration manner. Our mission is to create “quantum engineering” which are expected to show new added values and enable to create new markets. The research topics in our teams are (1) Quantum computing (NISQ and fault-tolerant quantum computers), (2) Superconducting quantum annealing and quantum/classical Ising machines, (3) Quantum information theory, and (4) Diamond quantum sending.

独自のアーキテクチャを用いた超伝導量子アニーリングマシンを実現
https://www.aist.go.jp/aist_j/new_research/2021/nr20210706/nr20210706.html

【主要論文】

  1. "Projecting an ultra-strongly-coupled system in a non-energy-eigenbasis with a driven nonlinear resonator", S. Endo, Y. Matsuzaki, K. Kakuyanagi, S. Saito, N. Lambert & F. Nori, Sci. Reports 10 (2020) 1751.
  2. "Enhancing quantum annealing performance by a degenerate two-level system", S. Watabe, Y. Seki & S. Kawabata, Sci. Reports 10 (2020) 146.
  3. "Variational-state quantum metrology", B. Koczor, S. Endo, T. Jones, Y. Matsuzaki & S. C Benjamin, New J. Phys. 22 (2020) 083038.
  4. "Electrical control for extension of Ramsey spin coherence time of ion-implanted Nitrogen Vacancy centers in diamond", S. Kobayashi, Y. Matsuzaki, H. Morishita, S. Miwa, Y. Suzuki, M. Fujiwara, N. Mizuochi, Phys. Rev. Applied 14 (2020) 044033.
  5. "Experimental demonstration of secure quantum remote sensing", P. Yin, Y. Takeuchi, W. Zhang, Z. Yin, Y. Matsuzaki, X. Peng, X. Xu, J. Xu, J. Tang, Z. Zhou, G. Chen, C. Li & G. Guo, Phys. Rev. Applied 14 (2020) 014065.
  6. "Efficient detection of inhomogeneous magnetic fields from a single spin with Dicke states", H. Hakoshima & Y. Matsuzaki, Phys. Rev. A 102 (2020) 042610.
  7. "Characterization of a Weyl semimetal using a unique feature of surface plasmon polaritons", K. Tsuchikawa, S. Konabe, T. Yamamoto & S. Kawabata, Phys. Rev. B 102 (2020) 035443.
  8. "Low-noise microwave SQUID multiplexed readout of 38 x-ray transition-edge sensor microcalorimeters", Y. Nakashima, F. Hirayama, S. Kohjiro, H. Yamamori, S. Nagasawa, A. Sato, S. Yamada, R. Hayakawa, N. Y. Yamasaki, K. Mitsuda, K. Nagayoshi, H. Akamats, L. Gottardi, E. Taralli, M. P. Bruijn, M. L. Ridder, J. R. Gao & J. W. A. den Herder, Appl. Phys. Lett. 117 (2020) 122601.
  9. "Nuclear magnetic resonance model of an entangled sensor under noise", L. Bin Ho, Y. Matsuzaki, M. Matsuzaki & Y. Kondo, J. Phys. Soc. Jpn. 89 (2020) 054001.
  10. "Pulsed quantum annealing", V. Karanikolas & S. Kawabata, J. Phys. Soc. Jpn. 89 (2020) 054708.
  11. "Experimental and theoretical analysis of noise strength and environmental correlation time for ensembles of Nitrogen-Vacancy centers in diamond", K. Hayashi, Y. Matsuzaki, T. Ashida, S. Onoda, H. Abe, T. Ohshima, M. Hatano, T. Taniguchi, H. Morishita, M. Fujiwara & N. Mizuochi, J. Phys. Soc. Jpn. 89 (2020) 094003.
  12. "Quantum annealing with capacitive-shunted flux qubits", Y. Matsuzaki, H. Hakoshima, Y. Seki & S. Kawabata, Jpn. J. Appl. Phys. 59 (2020) SGGI06.
  13. "Anomalous current-voltage characteristics of SFIFS Josephson junctions with weak ferromagnetic interlayers", T. Karabassov, A. V. Guravova, A. Y. Kuzin, E. A. Kazakova, S. Kawabata, B. G. Lvov & A. S. Vasenko, Beilstein Journal of Nanotechnology 11 (2020) 252.
  14. "Microcalorimetry of carbon ion beam for medical treatment by transition edge sensor", R. Smith, M. Ohno, Y. Miura, N. Nakada, Y. Mitsuya, H. Takahashi, T. Ikeda, C. Otani, M. Sakama, N. Matsufuji, T. Irimatsugawa, S. Kohjiro, H. Yamamori & F. Hirayama, J. Low. Temp. Phys. 199 (2020) 1012.
  15. 「量子力学現象を利用した革新的コンピュータ」, 松崎雄一郎、川畑史郎電子通信情報学会誌 103 (2020) 267.
  16. 「イジングマシンの過去・現在・これから」, 川畑史郎表面と真空 63 (2020) 1.

3. 主な研究設備・技術の紹介

・ポスドク候補者や新たな民間企業を引きつけるために、魅力的な紹介を心がける。 量子エンジニアリングチームは、大規模数値シミュレーションを実行するための大型計算機サーバー、超伝導量子アニーリングマシンや超伝導量子コンピュータを評価するための無冷媒型希釈冷凍機（3台）及びマイクロ波制御システム、ダイヤモンド量子センシングシステム等を有しています。また、研究開発においては、有限要素法シミュレータ、量子化学計算・第一原理電子状態ソフトウェア、数式処理ソフトウェア、集積回路設計ツール、電子回路シミュレータを駆使して、理論・シミュレーション・材料・デバイス・回路・システム・アプリケーションに跨がる垂直統合型の研究開発を進めています。 　我々のチームにおいては、量子コンピュータ、量子アニーリング、超伝導エレクトロニクス、超伝導集積回路、量子センシング、量子情報理論、量子力学基礎論、非平衡統計力学の研究を行う学振PD、大学院生、学部生を積極的に受け入れています。

4. 主な外部資金プロジェクト、外部連携

（外部資金プロジェクト）

  • NEDO 高効率・高速処理を可能とするAIチップ・次世代コンピューティングの技術開発、「超伝導体・半導体技術を融合した集積量子計算システムの開発」
  • NEDO 高効率・高速処理を可能とするAIチップ・次世代コンピューティングの技術開発、「イジングマシン共通ソフトウェア基盤の研究開発」
  • NEDO 高効率・高速処理を可能とするAIチップ・次世代コンピューティングの技術開発、「超電導パラメトロン素子を用いた量子アニーリング技術の研究開発」
  • NEDO 高効率・高速処理を可能とするAIチップ・次世代コンピューティングの技術開発、「組合せ最適化処理に向けた革新的アニーリングマシンの研究開発」
  • JST さきがけ 革新的な量子情報処理技術基盤の創出、「完全秘匿性を実現する量子IoTアーキテクチャの構築」（松崎雄一郎）
  • 文科省 卓越研究員事業、「革新的量子情報処理システムの創出」（松崎雄一郎）

（産学連携）

  • 日本電気株式会社（産業技術総合研究所 NEC-産総研量子活用テクノロジー連携研究ラボ）