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ファイバ入射パルス波形の最適化制御による波長間エンタングルメントの大規模任意形成

Research Project

Project/Area Number 16J03900
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Optical engineering, Photon science
Research InstitutionKeio University

Principal Investigator

保坂 有杜  慶應義塾大学, 理工学研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2016-04-22 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000)
Fiscal Year 2018: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2017: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2016: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywords量子光学 / 単一光子 / ボソンサンプリング / スクイズド光 / 量子相関 / フォトニック結晶ファイバ / 光ファイバ
Outline of Annual Research Achievements

本年度は周波数域Hong-Ou-Mandel干渉による量子干渉実験を行った。この実験では4-f波形整形器によってフェムト秒パルス単一光子の周波数位相を制御することにより、直交基底上に逐次フォトンを生成し、最終的に分光測定を行うことでフォトニックチップ型の量子回路と同等の働きを周波数多重量子回路によって実現できる、というオリジナルなアイディアに基づくものである。その最も簡単な実証実験として周波数多重Hong-Ou-Mandel干渉によるフォトン間の周波数干渉を観測した。
実験では、ガウシアン状スペクトルを示す微弱コヒーレント光の中心波長から長波長側のスペクトルに波形整形器によって位相シフトを与えることで、ガウシアン関数と直交するスペクトル振幅を示す光源を得た。これに対してガウシアン状スペクトルの伝令付き単一光子を同期させて生成することで、長波長スペクトル成分―短波長側スペクトル成分間でのHong-Ou-Mandel干渉を実現した。
この成果は、波形整形技術によって決定論的に量子状態を制御するものであり、本研究の当初の計画であったアダプティブ制御による量子状態制御よりもさらに発展的な実験結果である。
今後は、本研究によって得られた原理実証をもとに、更なるモード数の拡張とアプリケーションの開発に取り組んでいきたいと考えている。モード数の拡張においては、Chirped fiber Bragg Gratingを用いてフェムト秒パルスに膨大なチャープを加え、周波数―時間変換を行うことで最大20の周波数モードにおける量子状態の制御が可能であると考えてる。さらに、これを分子振動計算などの量子シミュレータとして動作させることでアプリケーションに耐えうるデバイスとしての可能性を開拓していきたい。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • Research Products

    (14 results)

All 2018 2017 2016

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (13 results) (of which Int'l Joint Research: 11 results)

  • [Journal Article] Multimode quantum theory of nonlinear propagation in optical fibers2016

    • Author(s)
      Aruto Hosaka, Taiki Kawamori, Fumihiko Kannari,
    • Journal Title

      Physical Review A

      Volume: 94 Issue: 5

    • DOI

      10.1103/physreva.94.053833

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] 量子限界を超えた低強度ノイズのスーパーコンティニウム光2018

    • Author(s)
      保坂 有杜,富田 雅也, 新村星太郎,大見 聡仁,神成 文彦
    • Organizer
      レーザー学会学術講演会 第38回年次大会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] スーパーコンティニウム光の周波数モード光子数相関解析2017

    • Author(s)
      保坂有杜,富田雅也,大塚翼,神成文彦
    • Organizer
      第64回応用物理学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜 (神奈川県・横浜市)
    • Year and Date
      2017-03-14
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Generation and Measurement of Broadband Squeezed State2017

    • Author(s)
      Masaya Tomita, Aruto Hosaka, Tsubasa Otsuka, Fumihiko Kannari
    • Organizer
      The 6th Advanced Lasers and Photon Sources
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Multistage Quantum Pulse Gate for a Quantum Simulator2017

    • Author(s)
      Tsubasa Otsuka, Aruto Hosaka, Masaya Tomita, Fumihiko Kannari
    • Organizer
      The 6th Advanced Lasers and Photon Sources
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] A Proposal of Multistage Quantum Pulse Gate for a Wavelength-Division-Multiplexed Quantum Simulator2017

    • Author(s)
      Aruto Hosaka, Tsubasa Otsuka, Masaya Tomita, and Fumihiko Kannari
    • Organizer
      CLEO/Europe-EQEC 2017
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Modal Analysis of Photon-Number Statics in a Supercontinuum Laser Pulse2017

    • Author(s)
      Aruto Hosaka, Masaya Tomita, Tsubasa Otsuka, and Fumihiko Kannari
    • Organizer
      CLEO/Europe-EQEC 2017
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Multimode Photon-Number Correlations in a Supercontinuum Pulse2017

    • Author(s)
      Aruto Hosaka, Masaya Tomita, Tsubasa Otsuka, Fumihiko Kannari
    • Organizer
      The 24th Congress of the International Commission for Optics
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Design of Wavelength-Division-Multiplexed Quantum Linear Circuit2017

    • Author(s)
      Tsubasa Otsuka, Aruto Hosaka, Masaya Tomita, and Fumihiko Kannari
    • Organizer
      The 24th Congress of the International Commission for Optics
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Characterization of Frequency-Domain Photon-Number Statiatics of Supercontinuum Pulses2017

    • Author(s)
      Aruto Hosaka, Masaya Tomita, Tsubasa Otsuka, and Fumihiko Kannari
    • Organizer
      CLEO-Pacific Rim 2017
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Design of multistage quantum pulse gate and its application to quantum simulator2017

    • Author(s)
      Aruto Hosaka, Tsubasa Otsuka, Masaya Tomita, Fumihiko Kannari
    • Organizer
      CLEO-Pacific Rim 2017
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Detection of broadband squeezed vacuum pulse with pulse compression technic2017

    • Author(s)
      Masaya Tomita, Aruto Hosaka, Tsubasa Otsuka, and Fumihiko Kannari
    • Organizer
      CLEO-Pacific Rim 2017
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Mode analysis of quantum nonlinear propagation of ultrashort laser pulse in an optical fiber2016

    • Author(s)
      Aruto Hosaka, Taiki Kawamori, Fumihiko Kannari
    • Organizer
      Photonics and Fiber Technology
    • Place of Presentation
      Sydney (Australia)
    • Year and Date
      2016-09-05
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Parallel generation of squeezed states with Kerr effect of an optical fiber2016

    • Author(s)
      Aruto Hosaka, Taiki Kawamori, Fumihiko Kannari
    • Organizer
      CLEO: Applications and Technology
    • Place of Presentation
      San Jose (United States)
    • Year and Date
      2016-06-05
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2016-05-17   Modified: 2024-03-26  

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