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光導波路素子を用いたスケーラブルな量子情報処理

Research Project

Project/Area Number 16J09108
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

芹川 昂寛  東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2016-04-22 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Fiscal Year 2018: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2017: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2016: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Keywords量子光学 / 非線形光学 / レーザー科学 / ホモダイン測定 / 光量子計算 / 光導波路素子 / 量子状態生成 / スクイーズド光 / 量子エレクトロニクス / 光導波路
Outline of Annual Research Achievements

光を用いた量子情報処理の大規模化に関して,周波数領域における光モード多重化によるアプローチを行っている.まず昨年度実施した実験(両側光サイドバンドモードにおける光子引き去り法の提案とSchrodingerの猫状態の生成,Wigner関数の負値の直接観測)に関して論文にまとめた.他,付随して以下の研究を行った.
a.光ホモダイン測定の高周波限界に関する研究
フォトダイオードにおける光電変換,光キャリア輸送の過程に存在する雑音により,フォトダイオードを用いた光ホモダイン測定のSN比が制約されうることに関して理論的・実験的研究を行った.高周波余剰雑音の理論モデルを導き,代表的なフォトダイオード材質に関して余剰雑音の大きさを予言した.また市販のフォトダイオードと連続波光レーザーを用いて余剰雑音の大きさを実験的に同定し,理論モデルと矛盾しない結果を得た.
b.高次元線形フィルタを用いた光干渉計フィードバックコントローラの開発
光量子情報処理ではビームスプリッタ相互作用が基本的な構成要素として用いられ,複雑なビームスプリッタネットワークを構成することが本質的に重要である.フリースペース光干渉計の光路長制御を高精度化するため,高次元線形フィルタを備えるデジタルフィードバックコントローラを開発した.このコントローラは光路長アクチュエータの線形応答に対する逆フィルタとしてはたらき,その周波数応答キャンセルすることによって,帰還ループの発振を抑えることを狙っている.FPGAと高速AD/DAチップを用いて,レイテンシが350nsの24次元線形フィルタを実装した.これによってピエゾ素子の弾性体共振の影響がキャンセルされ,制御帯域が3倍に拡大することを実証した.

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

    (15 results)

All 2019 2018 2017 2016 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (7 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Peer Reviewed: 7 results,  Open Access: 2 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 1 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Int'l Joint Research] Australian National University/University of Queensland/The University of New South Wales(オーストラリア)

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Int'l Joint Research] JILA(米国)

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Journal Article] Complete temporal mode characterization of non-Gaussian states by a dual homodyne measurement2019

    • Author(s)
      Takase Kan、Okada Masanori、Serikawa Takahiro、Takeda Shuntaro、Yoshikawa Jun-ichi、Furusawa Akira
    • Journal Title

      Physical Review A

      Volume: 99 Issue: 3 Pages: 033832-033832

    • DOI

      10.1103/physreva.99.033832

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 500 MHz resonant photodetector for high-quantum-efficiency, low-noise homodyne measurement2018

    • Author(s)
      T. Serikawa and A. Furusawa
    • Journal Title

      Review of Scientific Instruments

      Volume: 89 Issue: 6 Pages: 063120-063120

    • DOI

      10.1063/1.5029859

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Generation of a Cat State in an Optical Sideband2018

    • Author(s)
      Serikawa Takahiro、Yoshikawa Jun-ichi、Takeda Shuntaro、Yonezawa Hidehiro、Ralph Timothy C.、Huntington Elanor H.、Furusawa Akira
    • Journal Title

      Physical Review Letters

      Volume: 121 Issue: 14 Pages: 143602-143602

    • DOI

      10.1103/physrevlett.121.143602

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Quantum nondemolition gate operations and measurements in real time on fluctuating signals2018

    • Author(s)
      Shiozawa Yu、Yoshikawa Jun-ichi、Yokoyama Shota、Kaji Toshiyuki、Makino Kenzo、Serikawa Takahiro、Nakamura Ryosuke、Suzuki Shigenari、Yamazaki Shota、Asavanant Warit、Takeda Shuntaro、van Loock Peter、Furusawa Akira
    • Journal Title

      Physical Review A

      Volume: 98 Issue: 5 Pages: 052311-052311

    • DOI

      10.1103/physreva.98.052311

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Excess Loss in Homodyne Detection Originating from Distributed Photocarrier Generation in Photodiodes2018

    • Author(s)
      Serikawa Takahiro、Furusawa Akira
    • Journal Title

      Physical Review Applied

      Volume: 10 Issue: 6 Pages: 064016-064016

    • DOI

      10.1103/physrevapplied.10.064016

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Quantum information processing with a travelling wave of light2018

    • Author(s)
      Takahiro Serikawa, Yu Shiozawa, Hisashi Ogawa, Naoto Takanashi, Shuntaro Takeda, Jun-ichi Yoshikawa, Akira Furusawa
    • Journal Title

      Proc. SPIE Volume 10535, Integrated Optics: Devices, Materials, and Technologies XXII

      Volume: - Pages: 44-44

    • DOI

      10.1117/12.2289039

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Creation and measurement of broadband squeezed vacuum from a ring optical parametric oscillator2016

    • Author(s)
      T. Serikawa, J. Yoshikawa, K. Makino, and A. Furusawa
    • Journal Title

      Optics Express

      Volume: 24 Issue: 25 Pages: 28383-28391

    • DOI

      10.1364/oe.24.028383

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] フォトダイオードにおける分布光吸収に起因するホモダイン測定の高周波余剰雑音2019

    • Author(s)
      芹川 昂寛,古澤 明
    • Organizer
      日本物理学会年次大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Generation of Schrodinger’s cat state in an optical double sideband mode2018

    • Author(s)
      Takahiro Serikawa, Jun-ichi Yoshikawa, Hidehiro Yonezawa, Timothy C. Ralph, Elanor H.Huntington, and Akira Furusawa
    • Organizer
      Conference on Lasers and Electro-Optics, QELS Fundamental Science
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Quantum information processing with a travelling wave of light2018

    • Author(s)
      Takahiro Serikawa; Yu Shiozawa; Hisashi Ogawa; Naoto Takanashi; Shuntaro Takeda; Jun-ichi Yoshikawa; Akira Furusawa
    • Organizer
      SPIE Photonics West OPTO
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Generation of Schrodinger’s cat state in an optical double sideband mode2018

    • Author(s)
      Takahiro Serikawa, Jun-ichi Yoshikawa, Hidehiro Yonezawa, Timothy Ralph, Elanor Huntington, Akira Furusawa
    • Organizer
      CLEO 2018
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 光サイドバンドモードにおけるシュレディンガーの猫状態生成I2017

    • Author(s)
      芹川昂寛, 吉川純一, 古澤明
    • Organizer
      日本物理学会秋季大会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 差分検出光信号受信器2018

    • Inventor(s)
      芹川昂寛,古澤明
    • Industrial Property Rights Holder
      芹川昂寛,古澤明
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2018-196828
    • Filing Date
      2018
    • Related Report
      2018 Annual Research Report

URL: 

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

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