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単一量子テレポーテーション素子を用いたスケーラブルなハイブリッド型多段階量子操作

Research Project

Project/Area Number 14J10522
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Atomic/Molecular/Quantum electronics
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

不破 麻里亜  東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2014-04-25 – 2017-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2016)
Budget Amount *help
¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000)
Fiscal Year 2016: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2015: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2014: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywords量子情報 / 量子光学 / 量子テレポーテーション / 量子トリット / 量子エラーコレクション / 量子制御 / コヒーレント結合 / 高出力ファイバーアンプレーザー / ハイブリッド量子テレポーテーション / 単一光子
Outline of Annual Research Achievements

ハイブリッド技術の実用化に向け,量子エラー訂正研究への第一歩を踏み出した。具体的には、光を用いた量子情報処理の最大の弱点である光子ロスを克服する第一歩として、2光子の重ね合わせ状態(時間2モード量子トリット)の生成と量子テレポーテーションを平成27年に行った。この成果を平成28年に博士論文としてまとめた。今後は,再現性を確認したのちに、国際誌の論文と国際学会にて発表したい。
平成28年10月から平成29年3月までドイツ、エアランゲンにある光科学のためのマックスプランク研究所(Max-Planck-Institut fuer die Physik des Lichts, MPL)を訪問した。ここでは、上記の研究テーマで用いた連続量量子情報技術を高出力光ファイバーレーザーという産業応用へとつなげる架け橋の一つとなりうる研究に携わる機会を得た。kWオーダーの出力を可能とする高出力光ファイバーレーザーは、そのレーザーカッターによるレーザー加工などの産業応用や、高出力レーザーを用いて物質の内部構造を探求する学術的な応用から注目を浴びている。このように高出力レーザーの需要が増す時代背景はある一方で、その出力パワーは頭打ちに差し掛かっている。その原因として、(i)ブリルアン散乱によるファイバー内部の反射、(ii)コヒーレント結合における位相ロックの不完全性とがある。いずれも量子力学的な効果である。このような量子光学的な問題は、連続量量子情報処理や重力は干渉計で用いられている技術を適応することで解決出来る事が期待される。このような、高出力レーザーの量子力学的な効果に焦点を当てた研究は、世界で初めての試みである。この中で、申請者は、とりわけ(ii)の課題を担当した。平成28年11月末から実験準備を始め、同年の12月に光学系の立ち上げを完了した。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • 2014 Annual Research Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2015 2014 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results) Remarks (1 results)

  • [Int'l Joint Research] 光科学のためのマックスプランク研究所(ドイツ)

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Journal Article] Analog of the Clauser-Horne-Shimony-Holt inequality for steering2015

    • Author(s)
      E. G. Cavalcanti, C. J. Foster, M. Fuwa, and H. M. Wiseman
    • Journal Title

      Journal of the Optical Society of America B

      Volume: 32 Issue: 4 Pages: A74-A74

    • DOI

      10.1364/josab.32.000a74

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Experimental proof of nonlocal wavefunction collapse for a single particle using homodyne measurements2015

    • Author(s)
      M. Fuwa, S. Takeda, M. Zwierz, H. M. Wiseman, and A. Furusawa
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 6 Issue: 1 Pages: 6665-6670

    • DOI

      10.1038/ncomms7665

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Entanglement swapping between discrete and continuous variables2015

    • Author(s)
      S. Takeda, M. Fuwa, P. van Loock and A. Furusawa
    • Journal Title

      Phys. Rev. Lett.

      Volume: 114

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Noiseless conditional teleportation of a single photon2014

    • Author(s)
      M. Fuwa, S. Toba, S. Takeda, P. Marek, L. Mista Jr., R. Filip, P. van Loock, J. Yoshikawa, and A. Furusawa
    • Journal Title

      Phys. Rev. Lett.

      Volume: 113 Issue: 22

    • DOI

      10.1103/physrevlett.113.223602

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] General Biphoton Time-bin Qutrit Generation and Complete Characterization for Hybrid Quantum Information Processing2015

    • Author(s)
      M. Fuwa, T. Tohyama, S. De Leseleuc, J.-i. Yoshikawa, S. Takeda, P. van Loock, and A. Furusawa
    • Organizer
      CLEO /Europe-EQEC 2015
    • Place of Presentation
      Munich, Germany
    • Year and Date
      2015-06-24
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 光の粒子性と波動性を統合するハイブリッド量子情報処理(招待講演)2015

    • Author(s)
      不破麻里亜
    • Organizer
      第7回基礎物理学セミナー
    • Place of Presentation
      箱根太陽山荘(神奈川県,箱根町)
    • Year and Date
      2015-03-15
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Nonlocal wavefunction collapse for a single particle using homodyne measurement without post-selection2014

    • Author(s)
      M. Fuwa, S. Takeda, M. Zwierz, H. Wiseman, and A. Furusawa
    • Organizer
      Frontiers in Optics (FiO) /Laser Science (LS) 2014
    • Place of Presentation
      Tucson, USA
    • Year and Date
      2014-10-22
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Vacuum suppression in gain-tuned continuous-variable quantum teleportation of a single photon by conditioning on sender2014

    • Author(s)
      M. Fuwa, S. Toba, S. Takeda, P. Marek, L. Mista, Jr., R.Filip, P. van Loock, and A. Furusawa
    • Organizer
      Frontiers in Optics (FiO) /Laser Science (LS) 2014
    • Place of Presentation
      Tucson, USA
    • Year and Date
      2014-10-21
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 単一光子の非局所性の検証2014

    • Author(s)
      不破麻里亜、武田俊太郎、M. Zwierz、H. Wiseman、古澤明
    • Organizer
      公開シンポジウム「ナノ量子情報エレクトロニクスの新展開」
    • Place of Presentation
      東京大学伊藤国際研究センター(本郷)
    • Year and Date
      2014-05-19 – 2014-05-20
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Remarks] 物理学の100年論争に決着-量子の非局所性を厳密に検証

    • URL

      http://www.t.u-tokyo.ac.jp/epage/release/2015/20150401003.html

    • Related Report
      2014 Annual Research Report

URL: 

Published: 2015-01-22   Modified: 2024-03-26  

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