本領域のセミナーシリーズとして、2025年9月12日金曜日に九州大学伊都キャンパスにて、上村俊介氏によるセミナーが開催されます。

セミナー情報は下記です。

Speaker:：上村俊介（日本電気, NEC）
Date：2025年9月12日（金）15:00～
Place：九州大学伊都キャンパスウエスト2号館710号室

Title：ボソニック量子回路における一次相転移の理論
Abstract：
ジョセフソン接合によって構成される超伝導量子干渉計(Superconducting QUantum Interference Device, SQUID)や、その一般化である超伝導非線形非対称誘導素子(Superconducting Nonlinear Asymmetric Inductive eLement, SNAIL)は、超伝導検出器やマイクロ波増幅器に用いられ、また超伝導量子コンピュータの研究においても欠かすことのできない基本構成要素である。特に、多準位性が無視できない超伝導量子回路である「ボソニック量子回路」においてSNAILを用いることにより、連続変数万能量子計算を実現できることが知られており、このような非線形性の強い超伝導量子回路を調べることは基礎理論的にも重要である。

本セミナーでは、ジョセフソン接合の量子化や超伝導回路の量子力学的取り扱いについて、（発表内容に関連する事項に限って）可能な限り詳しく説明することから始める。超伝導量子回路は一見特殊な物理系であるが、その設計自由度の高さから、実際に実験室で扱える量子系として様々な可能性を秘めた系である。特に、本発表の主題であるSNAILについて、最新の実験報告などを交えて解説する。

その後、SNAILを含むボソニック量子回路によって、$p$スピン模型と呼ばれるある種の全結合量子スピン模型や、そこにおいて実現される一次相転移を模擬できることを議論する。$p$スピン模型とは、主に量子スピン系や量子アニーリングの文脈において調べられている模型であり、$p$体全結合相互作用を持つ模型である。ボソンをフェルミオンに（またはフェルミオンをボソンに）変換する一手法であるHolstein–Primakoff (HP) 変換を用いることにより、SNAILを含むボソニック量子回路は$p=3$の$p$スピン模型に対応付けられることを示す。ボソニック量子回路の基底状態は、駆動マイクロ波周波数がある値を超えたところで真空状態から有限光子数状態へと変化するが、これは$p$スピン模型の基底状態において磁化が不連続に変化する一次相転移に対応する。HP変換ではボソンの光子数に上限を設けるが、このカットオフ光子数はHP変換後のスピン模型におけるスピン数に対応する。

本発表の手法によって、$p$スピン模型の相転移を実験的に調べることが可能となる。また、一次相転移の急峻な振る舞いを用いる量子センシングやマイクロ波増幅などの量子技術への応用も期待される。