研究者としての最初のまとまった成果が、超伝導とダイヤモンドの量子ハイブリッド実験だったという、沖縄科学技術大学院大学 量子ダイナミクスユニットの久保結丸研究員。インタビュー時は、前所属のサクレー研究所（CEA-Saclay, France）から転任してきたばかりで「まだ何も出せるものがないんです」と語っていた久保研究員。新しい研究設備を待つ空っぽの実験室で、これからの研究計画等についてお聞きしました。
超伝導回路とダイヤモンドのハイブリッド
ダイヤモンドという固体はほとんど透明なのですが、中にほんの少しでも不純物があると色がつきます。窒素が入ると黄色く、NVセンターと呼ばれる欠陥があると赤っぽく、そしてボロンが含まれると青っぽくなります。ダイヤモンド中にあるこのような不純物の中には電子があって、小さい磁石みたいにくるくる回るスピンの状態にあります。微視的に見ると、このような電子スピンは量子力学的に振る舞っており、量子として扱うことができます。一方、超伝導体で電気回路をつくると、目に見えるほど大きいのですが、これを極低温に冷やすと、やはり量子と同じように振る舞います。このダイヤモンド固体中の電子スピンと超伝導回路という、まったく異なる2つの量子系を融合させるという研究を、僕はフランスでやりました。
もし液体ヘリウムがウィスキーだったら？
このような実験を行う装置そのものにも、いくつかの変化があります。たとえば超伝導回路は極低温に冷やして実験を行うため、この冷却器のさまざまな制御を、以前はひとつひとつバルブをひねって調節しなければなりませんでしたが、今では、ボタンひとつでコントロールできます。こんなに簡単だと、これからの学生たちは冷凍の原理を理解するきっかけがなくなってしまうのではないかと危惧するほどです（笑）。また冷やすには液体ヘリウムを使っていましたが、2012年頃に世界的なヘリウム供給不足があって、水だと思って使っていたものがウィスキーぐらいの価格になってしまいました。そこで最近は、今後供給がなくなっても実験ができるように、エアコンだけで冷やせる装置が主流になっています。
"冴えない"量子コンピュータ!?
実験を行う試料は縦3ミリメートル、横1センチメートルというサイズで、端に配線のための端子がついています。この試料を箱の中に入れ、冷凍機の中でも最も冷たい最下段にセットしてしっかり閉めます。超伝導回路に取り付けられた配線を通じて、1〜数十センチメートルの波長を持つマイクロ波を流し、もう一方の端で読み出します。この実験で、まず超伝導回路上に、ある量子状態を準備し、これをダイヤモンド中にある電子スピンに転送して、メモリし、読み出すという操作を実証することができました。言い換えると、超伝導回路のトランジスタとダイヤモンドのRAMメモリがつながって、量子情報の読み書きができたことになります。ただし1ビットのトランジスタに1ビットのRAMという冴えないセットアップですが……（笑）。
