光量子プロセスにおける精度の解析

• 研究課題/領域番号: 21540409
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 原子・分子・量子エレクトロニクス
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: ホフマン ホルガ (HOFMANN Holger F. / HOFMANN HolgerF.) 広島大学, 大学院・先端物質科学研究科, 准教授 (90379909)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2011年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2010年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2009年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: 量子情報 / 量子プロセス / 位相精度 / 量子測定 / 量子相関 / フィッシャー情報量 / 密度行列 / 多光子干渉 / 量子トモグラフィー / エンタングルメント

研究概要

本研究では、量子トモグラフィー、量子計量学、そして弱測定の最近の進展に基づいて、量子計量学でのパラメータ推定における精度とコヒーレントな量子揺らぎで表現される不確定性との関係を理論的に調べた。その結果、複素結合確率を使った記述法が精度と量子統計の解析を著しく簡単にすることが分かった。特に弱測定で見られる複素数統計は量子システムの変換ダイナミクスを記述すること、さらにこの複素数統計は、量子システムの外力に対する応答を予言・制御することに利用できることを示した。

研究成果

• [雑誌論文] Complex joint probabilities as expressions of reversible transformations in quantum mechanics (2012)
  • 著者名/発表者名: H. F. Hofmann
  • 雑誌名: New J. Phys 巻: no.043031 号: 4 ページ: 14-14
  • DOI: 10.1088/1367-2630/14/4/043031
  • 査読あり
• [雑誌論文] On the role of complex phases in the quantum statistics of weak measurements (2011)
  • 著者名/発表者名: H. F. Hofmann
  • 雑誌名: New J. Phys 巻: no.103009 号: 10 ページ: 13-13
  • DOI: 10.1088/1367-2630/13/10/103009
  • 査読あり
• [雑誌論文] Time-resolved measurement of the quantum states of photons using two-photon interference with short-time reference pulses (2011)
  • 著者名/発表者名: C. Ren and H. F. Hofmann
  • 雑誌名: Phys. Rev. A 巻: no.032 号: 3 ページ: 84-84
  • DOI: 10.1103/physreva.84.032108
  • 査読あり
• [雑誌論文] Realization of a photonic quantum circuit combining effective optical nonlinearities into a Knill-Laflamme-Milburn C-NOT gate (2011)
  • 著者名/発表者名: R. Okamoto, J.L. O'Brien, H.F. Hofmann, and S. Takeuchi
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Science 巻: Vol. 108 号: 25 ページ: 10067-10071
  • DOI: 10.1073/pnas.1018839108
  • 査読あり
• [雑誌論文] Weak measurement of photon polarization by back-actioninduced path interference (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Iinuma, Y. Suzuki, G. Taguchi, Y. Kadoya, and H. F. Hofmann
  • 雑誌名: New J. Phys 巻: no.033041 号: 3 ページ: 13-13
  • DOI: 10.1088/1367-2630/13/3/033041
  • 査読あり
• [雑誌論文] Uncertainty limits for quantum metrology obtained from the statistics of weak measurements (2011)
  • 著者名/発表者名: H. F. Hofmann
  • 雑誌名: Phys. Rev. A 巻: no.022106 号: 2 ページ: 83-83
  • DOI: 10.1103/physreva.83.022106
  • NAID: 120003644430
  • 査読あり
• [雑誌論文] Complete characterization of post-selected quantum statistics using weak measurement tomography (2011)
  • 著者名/発表者名: H. F. Hofmann
  • 雑誌名: Phys. Rev. A 巻: no.012103 号: 1 ページ: 81-81
  • DOI: 10.1103/physreva.81.012103
  • 査読あり
• [雑誌論文] Uncertainty limits for quantum metrology obtained from the statistics of weak measurements (2011)
  • 著者名/発表者名: Holger, F.Hofmann
  • 雑誌名: Physical Review A 巻: 83
  • NAID: 120003644430
  • 査読あり
• [雑誌論文] Analysis of experimental error sources in a linear-optics quantum gate (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Nagata, R. Okamoto, H. F. Hofmann, and S. Takeuchi
  • 雑誌名: New J. Phys 巻: no.043053 号: 4 ページ: 12-12
  • DOI: 10.1088/1367-2630/12/4/043053
  • 査読あり
• [雑誌論文] Directional control of light by a nano-optical Yagi-Uda antenna (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Kosako, Y. Kadoya, and H. F. Hofmann
  • 雑誌名: Nature Photonics 巻: 312-315 号: 5 ページ: 4-4
  • DOI: 10.1038/nphoton.2010.34
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of photon losses on phase estimation near the Heisenberg limit using coherent light and squeezed vacuum￥ (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Ono, H. F. Hofmann
  • 雑誌名: Phys. Rev. A 巻: no.033819 号: 3 ページ: 81-81
  • DOI: 10.1103/physreva.81.033819
  • 査読あり
• [雑誌論文] Directional control of light by a nano-optical Yagi-Uda antenna (2010)
  • 著者名/発表者名: Terukazu Kosako
  • 雑誌名: Nature Photonics 巻: 4 ページ: 312-315
  • 査読あり
• [雑誌論文] Analysis of experimental error sources in a linear-optics quantum gate (2010)
  • 著者名/発表者名: Tomohisa Nagata
  • 雑誌名: New Journal of Physics 巻: 12
  • 査読あり
• [雑誌論文] Complete characterization of post-selected quantum statistics using weak measurement tomography (2010)
  • 著者名/発表者名: Holger F. Hofmann
  • 雑誌名: Physical Review A 81
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of photon losses on phase estimation near the Heisenberg limit using coherent light and squeezed vacuum (2010)
  • 著者名/発表者名: Takafumi Ono
  • 雑誌名: Physical Review A 81
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reconstruction of spatial qutrit states based on realistic measurement operators (2009)
  • 著者名/発表者名: G. Taguchi, T. Dougakiuchi, M. Iinuma, H. F. Hofmann, Y. Kadoya
  • 雑誌名: Phys. Rev. A 巻: no.062102 号: 6 ページ: 890-890
  • DOI: 10.1103/physreva.80.062102
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pulse-shape effects on photon-photon interactions in nonlinear optical quantum gates (2009)
  • 著者名/発表者名: H. F. Hofmann, H. Nishitani
  • 雑誌名: Phys. Rev. A 巻: no.013822 号: 1 ページ: 80-80
  • DOI: 10.1103/physreva.80.013822
  • NAID: 120001924002
  • 査読あり
• [雑誌論文] How to simulate a quantum computer using negative probability (2009)
  • 著者名/発表者名: H. F. Hofmann
  • 雑誌名: J. Phys. A : Math. Theor 巻: no.275304 号: 27 ページ: 42-42
  • DOI: 10.1088/1751-8113/42/27/275304
  • 査読あり
• [雑誌論文] How to simulate a quantum computer using negative probability (2009)
  • 著者名/発表者名: Holger F. Hofmann
  • 雑誌名: Journal of Physics A : Math.Theor. 42
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pulse-shape effects on photon-photon interactions in non-linear optical quantum gates (2009)
  • 著者名/発表者名: Holger F. Hofmann
  • 雑誌名: Physical Review A 80
  • NAID: 120001924002
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reconstruction of spatial qutrit states based on realistic measurement Operators (2009)
  • 著者名/発表者名: Gen Taguchi
  • 雑誌名: Physical Review A 80
  • 査読あり
• [学会発表] Optical multi-photon phase sensing with a si ngle interference fringe (2012)
  • 著者名/発表者名: G. Xiang, H. F. Hofmann, G. Pryde
  • 学会等名: QIM 2012
  • 発表場所: Berlin, Germany
  • 年月日: 2012-03-19
• [学会発表] Optical multi-photon phase sensing with a single interference fringe (2012)
  • 著者名/発表者名: Guoyong Xiang
  • 学会等名: QIM 2012
  • 発表場所: Berlin, Germany
  • 年月日: 2012-03-19
• [学会発表] Weak joint probabilities as informationally complete representations of quantum statistics (2011)
  • 著者名/発表者名: H. F. Hofmann
  • 学会等名: QIPC 2011
  • 発表場所: Zurich, Switzerland
  • 年月日: 2011-09-06
• [学会発表] Weak joint probabilities as informationally complete representations of quantum statistics (2011)
  • 著者名/発表者名: Holger F.Hofmann
  • 学会等名: QIPC 2011
  • 発表場所: ETH Zurich, Switzerland
  • 年月日: 2011-09-06
• [学会発表] Characterization of decoherence in a quantum channel using weak measurement (2011)
  • 著者名/発表者名: H. F. Hofmann
  • 学会等名: CLEO pacific rim/ IQEC 2011
  • 発表場所: Sydney, Australia
  • 年月日: 2011-08-30
• [学会発表] Characterization of decoherence in a quantum channel using weak measurement (2011)
  • 著者名/発表者名: Holger F.Hofmann
  • 学会等名: CLEO pacific rim/IQEC 2011
  • 発表場所: Sydney, Australia
  • 年月日: 2011-08-30
• [学会発表] Quantum tomography of photonic time-energy entanglement by photon bunching with short-time reference pulses (2011)
  • 著者名/発表者名: Changliang Ren
  • 学会等名: CQIQC IV
  • 発表場所: Fields Institute, Toronto, Canada
  • 年月日: 2011-08-11
• [学会発表] On the relation between transformation dynamics and quantum statistics in weak measurements (2011)
  • 著者名/発表者名: Holger F.Hofmann
  • 学会等名: QIT 26
  • 発表場所: 東京工業大学、東京
  • 年月日: 2011-05-12
• [学会発表] Causality and completeness in weak measurement statistics (2011)
  • 著者名/発表者名: H. F. Hofmann
  • 学会等名: Nagoya Winter Workshop 2011
  • 発表場所: Nagoya University
  • 年月日: 2011-02-17
• [学会発表] Causality and completeness in weak measurement statistics (2011)
  • 著者名/発表者名: Holger, F.Hofmann
  • 学会等名: Nagoya Winter Workshop
  • 発表場所: Nagoya University(invited)(招待講演)
  • 年月日: 2011-02-17
• [学会発表] On the relation between quantum parameter estimation and weak values (2010)
  • 著者名/発表者名: H. F. Hofmann
  • 学会等名: AQIS 2012
  • 発表場所: Tokyo University
  • 年月日: 2010-08-29
• [学会発表] On the relation between quantum parameter estimation and weak values (2010)
  • 著者名/発表者名: Holger, F.Hofmann
  • 学会等名: AQIS 2010
  • 発表場所: Tokyo University
  • 年月日: 2010-08-29
• [学会発表] On the estimation of int eraction parameters in weak measurements (2010)
  • 著者名/発表者名: H. F. Hofmann
  • 学会等名: QCMC 2010
  • 発表場所: Queensland University, Australia
  • 年月日: 2010-07-23
• [学会発表] On the estimation of interaction parameters in weak measurements (2010)
  • 著者名/発表者名: Holger, F.Hofmann
  • 学会等名: QCMC 2010
  • 発表場所: Queensland University, Australia
  • 年月日: 2010-07-23
• [学会発表] Phase estimation using four and six photon Holland-Burnett states (2010)
  • 著者名/発表者名: G. Xiang, H. F. Hofmann, G. Pryde
  • 学会等名: QCMC 2010
  • 発表場所: Queensland University, Australia
  • 年月日: 2010-07-20
• [学会発表] Phase estimation using four and six-photon Holland-Burnett states (2010)
  • 著者名/発表者名: Guoyong Xiang
  • 学会等名: QCMC 2010
  • 発表場所: Queensland University, Australia
  • 年月日: 2010-07-20
• [学会発表] Resolution of pure state uncertainties by weak measurement tomogra phy (2010)
  • 著者名/発表者名: H. F. Hofmann
  • 学会等名: Nagoya Winter Workshop 2010
  • 発表場所: Nagoya University
  • 年月日: 2010-02-18
• [学会発表] Resolution of pure state uncertainties by weak measurement Tomography (invited) (2010)
  • 著者名/発表者名: Holger F.Hofmann
  • 学会等名: Nagoya Winter Workshop
  • 発表場所: Nagoya University
  • 年月日: 2010-02-18
• [学会発表] Quantum parallelism of an entanglement filter (2009)
  • 著者名/発表者名: H. F. Hofmann, R. Okamoto, J. L. O` Brien, S. Takeuchi
  • 学会等名: QIPC 2009
  • 発表場所: Rome, Italy
  • 年月日: 2009-09-21
• [学会発表] Quantum parallelism of an entanglement filter (2009)
  • 著者名/発表者名: Holger F.Hofmann
  • 学会等名: QIPC 2009
  • 発表場所: University La Sapienzia, Rome, Italy
  • 年月日: 2009-09-21
• [学会発表] Achieving the uncertain ty limit of phase estimation in two-path Interferometers (2009)
  • 著者名/発表者名: H. F. Hofmann
  • 学会等名: CLEO pacific 2009
  • 発表場所: Shanghai, China
  • 年月日: 2009-09-01
• [学会発表] Achieving the uncertainty limit of phase estimation in two-path Interferometers (2009)
  • 著者名/発表者名: Holger F.Hofmann
  • 学会等名: CLEO pacific rim 2009
  • 発表場所: Shanghai International Convention Center, Shanghai, China
  • 年月日: 2009-09-01