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連続量クラスター状態を利用した量子状態操作の実現に関する研究

Research Project

Project/Area Number 10J08136
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field 原子・分子・量子エレクトロニクス
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

鵜飼 竜志  東京大学, 大学院・工学系研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2010 – 2012
Project Status Completed (Fiscal Year 2012)
Budget Amount *help
¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000)
Fiscal Year 2012: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2011: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2010: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Keywords量子エンタングルメント / 量子計算
Research Abstract

クラスターモテルの量子計算で利用されるクラスター状態が、より多モード(多者間)のエンタングルした状態であるほど、より多段階の量子計算を実現することができる。平成23年度までの実証実験で利用していた手法では、クラスター状態の大きさに比例して光学系が肥大化するため、多モードのクラスター状態を生成するには望ましいものではなかった。
それに対して、近年提案された「クラスター状態の各モードを異なる時刻に配置する」という時系列の手法を利用すると、静的な光学系を利用して原理上任意のサイズのクラスター状態を生成することができるようになる。しかし、この手法により生成されるクラスター状態は複雑な構造を持っていたため、量子計算への利用方法については不明瞭であった。そこで本年度の研究では、まずこれに対する解を求めた。
つまり時系列の手法によって生成されたクラスター状態を用いた量子計算は、量子テレポーテーションの繰り返しと等価であることを発見し、これよりクラスター状態の全てのモードの自由度を演算に利用出来ることを示した。
この発見により、生成したクラスター状態を効率よく量子計算に利用することが出来るようになる。さらに、時系列の手法により生成されたクラスター状態を利用した量子計算の実験系の概略を提案した。
続けて、時系列の手法による多者間のエンタングルした状態の生成実験を行った。2台の光パラメトリック共振器を利用して生成したスクイーズド光をビームスプリッターで合波し、その出力の一方をファイバーによって遅延させ、再度別のビームスプリッターで合波する。この手法により、16000モードのエンタングルした状態の生成に成功した。この大規模なエンタングルした状態の生成は学術的な意味があるだけではなく、上記の理論提案と合わせて将来における多段階の量子計算の実証につながることが期待される。

Report

(3 results)
  • 2012 Annual Research Report
  • 2011 Annual Research Report
  • 2010 Annual Research Report
  • Research Products

    (17 results)

All 2013 2012 2011 2010 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (13 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Demonstration of a Controlled-Phase Gate for Continuous-variable One-Way Quantum Computation2011

    • Author(s)
      R.Ukai, S.Yokoyama, J.Yoshikawa, P.van Loock, A.
    • Journal Title

      Phys.Rev.Lett.

      Volume: 107 Issue: 25

    • DOI

      10.1103/physrevlett.107.250501

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Demonstration of cluster state shaping and quantum erasure for continuous variables2010

    • Author(s)
      Y.Miwa, R.Ukai, J.Yoshikawa, R.Filip, P.van Loock, A.Furusawa
    • Journal Title

      Phys.Rev.A

      Volume: 82

    • Related Report
      2010 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 時系列エンタングルメントを用いた測定誘起型量子状態操作II2013

    • Author(s)
      ソーンピパットポン チャーノン、 横山翔竜、鵜飼竜志、Armstrong聖士、加治俊之、鈴木重成、吉川純一、N. Menicucci、古澤明
    • Organizer
      日本物理学会第68回年次大会
    • Place of Presentation
      広島大学 東広島キャンパス、広島県
    • Year and Date
      2013-03-27
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 時系列エンタングルメントを用いた測定誘起型量子状態操作I2013

    • Author(s)
      横山翔竜、鵜飼竜志、Armstrong聖士、N. Menicucci、古澤明
    • Organizer
      日本物理学会第68回年次大会
    • Place of Presentation
      広島大学 東広島キャンパス、広島県
    • Year and Date
      2013-03-27
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 超多者間量子エンタングルメントの生成2012

    • Author(s)
      横山翔竜, 鵜飼竜志, Armstrong聖士, Chanond Sornphiphatphong, 加治俊之, 鈴木重成, 吉川純一, N. Menicucci , 古澤明
    • Organizer
      量子情報処理プロジェクト全体会議2012
    • Place of Presentation
      東京大学小柴ホール、東京都
    • Year and Date
      2012-12-14
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Shortening of Measurement-Based Quantum Computation Algorithms Using Temporal-Mode Continuous-Variable Cluster States2012

    • Author(s)
      S. Armstrong, R. Ukai, S. Yokovama and A. Furusawa
    • Organizer
      20th Australian institute of physics congress
    • Place of Presentation
      Sydney, Australia
    • Year and Date
      2012-12-10
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Experimental demonstration of a fully tuneable entangling gate for one-way quantum computation2012

    • Author(s)
      S. Armstrong, S. Yokoyaraa, R. Ukai, J. Yoshikawa, P. van Loock, A. Furusawa
    • Organizer
      The 19th Central European Workshop on Quantum Optics, 03,
    • Place of Presentation
      Sinaia, Romania
    • Year and Date
      2012-07-03
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Demonstration of a Controlled-Phase Gate for Continuous-Variable Cluster Computation2012

    • Author(s)
      S. Yokoyama, R. Ukail, J. Yoshikawa, P. van Loock, and A. Furusawa
    • Organizer
      CLEO 2012
    • Place of Presentation
      San Jose, U.S. A
    • Year and Date
      2012-05-07
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 連続量クラスター状態を用いたゲイン可変なエンタングリングゲートの構築2012

    • Author(s)
      横山翔竜、鵜飼竜志、Armstrong聖士、吉川純一、Peter van Loock
    • Organizer
      日本物理学会67回年次大会
    • Place of Presentation
      兵庫県
    • Year and Date
      2012-03-24
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] クラスター状態を用いた2モードガウシアン操作の研究-III2011

    • Author(s)
      横山翔竜、鵜飼竜志、百川純一、P.van Loock、古澤明
    • Organizer
      日本物理学会66回秋季大会
    • Place of Presentation
      富山県
    • Year and Date
      2011-09-24
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] クラスター状態を用いた2モードガウシアン操作の研究-II2011

    • Author(s)
      横山翔竜、鵜飼竜志、吉川純一、Peter van Loock、古澤明
    • Organizer
      日本物理学会66回年次大会、26pRB-12
    • Place of Presentation
      新潟市
    • Year and Date
      2011-03-26
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] クラスター状態を用いた1モードガウス型操作の実証実験2010

    • Author(s)
      鵜飼竜志、岩田訓明、吉川純一、Peter van Loock、古澤明
    • Organizer
      ナノ量子情報エレクトロニクスシンポジウム、No.17
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2010-12-22
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] クラスター状態を用いた2モードガウシアン操作の研究2010

    • Author(s)
      横山翔竜、鵜飼竜志、吉川純一、Peter van Loock、古澤明
    • Organizer
      日本物理学会65回秋季大会、25pRF-3、p154
    • Place of Presentation
      大阪市
    • Year and Date
      2010-09-25
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] Demonstration of Unconditional Quantum Erasing for Continuous Variables2010

    • Author(s)
      Y.Miwa, R.Ukai, J.Yoshikawa, R.Filip, P.van Loock, A.Furusawa
    • Organizer
      CLEO/QELS 2010, JThE26, P165
    • Place of Presentation
      San Jose, U.S.A
    • Year and Date
      2010-05-20
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] Demonstration of unconditional one-way quantum computations2010

    • Author(s)
      R.Ukai, N.Iwata, Y.Shimokawa, S.C.Armstrong, A.Politi, J.Yoshikawa, P.van Loock, A.Furusawa
    • Organizer
      CLEO/QELS 2010, JThE24, P165
    • Place of Presentation
      San Jose, U.S.A
    • Year and Date
      2010-05-20
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.alice.t.u-tokyo.ac.jp/

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.alice.t.u-tokyo.ac.jp/

    • Related Report
      2011 Annual Research Report

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Published: 2010-12-03   Modified: 2024-03-26  

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