時間領域多重量子テレポーテーションの研究

• Project/Area Number: 17H01150
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Atomic/Molecular/Quantum electronics
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 古澤 明 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (90332569)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2019-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥45,110,000 (Direct Cost: ¥34,700,000、Indirect Cost: ¥10,410,000); Fiscal Year 2018: ¥13,000,000 (Direct Cost: ¥10,000,000、Indirect Cost: ¥3,000,000); Fiscal Year 2017: ¥19,110,000 (Direct Cost: ¥14,700,000、Indirect Cost: ¥4,410,000)
• Keywords: 量子エレクトロニクス / 量子コンピュータ

Outline of Annual Research Achievements

H29.4～H30.3時間領域多重量子テレポーテーションの為には扱う時間波束幅を小さくすればするほど、実験系を小型化することができ安定化が容易になるうえ、将来これを用いて量子コンピューターをつくるとき、演算のクロック周波数を上げることができる。現在のコンピューターのクロック周波数は数GHzであるため、将来の量子コンピュータの目標としてはそれを上回る帯域が期待されている。光を情報のキャリアとして用いた場合、その周波数は100THzを越えることから、原理的には10THzのクロック周波数を持つ光量子コンピューターが可能となっている。ただし、現状では量子テレポーテーション装置の帯域は10MHz程度であるため、本研究では平成29度は量子テレポーテーション装置を100MHzに広帯域化するための要素技術開発を行った。これは時間波束幅として通常100ナノ秒であったものを10ナノ秒に縮めることに相当する。

これを可能にするためには量子テレポーテーションに必要な量子もつれの帯域幅を100MHzに広げ、量子テレポーテーションに必要なホモダイン測定、およびその測定結果に基づき量子もつれの片側を操作するフィードフォワードの帯域も100MHzにする必要がある。これらを目指しH29年度には、100MHzの帯域で動作する光パラメトリック発振器の開発、100MHzの帯域で動作するホモダイン検出器の開発、100MHzの帯域で安定して動作するフィードフォワード系の構築を行いそれらに成功した。

H30年度はこれらをさらに高性能化することに成功した。

Research Progress Status

30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

30年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] 500 MHz resonant photodetector for high-quantum-efficiency, low-noise homodyne measurement (2018)
  • 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
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] General implementation of arbitrary nonlinear quadrature phase gates (2018)
  • Author(s): P. Marek, R. Filip, H. Ogawa, A. Sakaguchi, S. Takeda, J. Yoshikawa, and A. Furusawa
  • Journal Title: Physical Review A Volume: 97 Issue: 2 Pages: 022329-022329
  • DOI: 10.1103/physreva.97.022329
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Universal quantum computation with temporal-mode bilayer square lattice (2018)
  • Author(s): R. N. Alexander, S. Yokoyama, A. Furusawa, and N. C. Menicucci
  • Journal Title: Physical Review A Volume: 97 Issue: 3
  • DOI: 10.1103/physreva.97.032302
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Direct observation of phase sensitive Hong-Ou-Mandel interference (2017)
  • Author(s): P. Marek, P. Zapletal, R. Filip, Y. Hashimoto, T. Toyama, J. Yoshikawa, K. Makino, and A. Furusawa
  • Journal Title: Physical Review A Volume: 96 Issue: 3
  • DOI: 10.1103/physreva.96.033830
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Perspective on hybrid quantum information processing: A way for large-scale quantum information processing (2017)
  • Author(s): A. Furusawa
  • Journal Title: Journal of Optics Volume: 19 Issue: 7 Pages: 070401-070401
  • DOI: 10.1088/2040-8986/aa72fc
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Universal quantum computing with measurement-induced continuous-variable gate sequence in a loop-based architecture (2017)
  • Author(s): S. Takeda and A. Furusawa
  • Journal Title: Physical Review Letters Volume: 119 Issue: 12
  • DOI: 10.1103/physrevlett.119.120504
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Purification of photon subtraction from continuous squeezed light by filtering (2017)
  • Author(s): J. Yoshikawa, W. Asavanant, and A. Furusawa
  • Journal Title: Physical Review A Volume: 96 Issue: 5
  • DOI: 10.1103/physreva.96.052304
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Generation of highly pure Schroedinger's cat states and real-time quadrature measurements via optical filtering (2017)
  • Author(s): W. Asavanant, K. Nakashima, Y. Shiozawa, J. Yoshikawa, A. Furusawa
  • Journal Title: Optics Express Volume: 25 Issue: 26 Pages: 32227-32242
  • DOI: 10.1364/oe.25.032227
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] Time-domain multiplexed measurement-based quantum computing for large-scale optical quantum computing I (2018)
  • Author(s): A. Furusawa
  • Organizer: NCTS Workshop on Quantum Optics and Quantum Measurement, Taiwan
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Time-domain multiplexed measurement-based quantum computing for large-scale optical quantum computing II (2018)
  • Author(s): A. Furusawa
  • Organizer: NCTS Workshop on Quantum Optics and Quantum Measurement, Taiwan
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 小型共振器を用いた広帯域スクイーズド光の生成 (2018)
  • Author(s): 岡田将典、高瀬寛、塚田知樹、武田俊太郎、吉川純一、古澤明
  • Organizer: 第10回文部科学省「最先端の光の創成を目指したネットワーク研究拠点プログラム」シンポジウム－グルーバルリーダーを育む光科学―
• [Presentation] 大規模な光量子コンピュータをいかに実現するか (2018)
  • Author(s): 武田俊太郎、古澤明
  • Organizer: 第65回応用物理学会春季学術講演会
  • Invited
• [Presentation] 導波路素子上での量子エンタングルメントスワッピング (2018)
  • Author(s): 髙梨直人、芹川昂寛、猪ノ口渉、坂巻陽平、阪本隼志、笠原亮一、橋本俊和、古澤明
  • Organizer: 日本物理学会 第73回年次大会
• [Presentation] 三次位相ゲートの研究II (2018)
  • Author(s): 小林将也、小川尚史、阪口淳史、武田俊太郎、吉川純一、古澤明
  • Organizer: 日本物理学会 第73回年次大会
• [Presentation] 2台の全光学式量子メモリ間の量子エンタングルメントの生成と保存の研究I (2018)
  • Author(s): 岡本史也、橋本洋輔、 吉川純一、 榊原怜威、 古澤明
  • Organizer: 日本物理学会 第73回年次大会
• [Presentation] Hybrid quantum information processing: A way for large-scale optical quantum information processing (2017)
  • Author(s): A. Furusawa
  • Organizer: Bristol Quantum Information Technologies Workshop 2017, Bristol, UK
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Generation of highly pure Schroedinger’s cat state with exponentially-rising wave packet and real-time quadrature measurement (2017)
  • Author(s): Y. Shiozawa, W. Asavanant, K. Nakashima, J. Yoshikawa and A. Furusawa
  • Organizer: Photon Beyond Qubits workshop, Olomouc, Czech
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Hybrid Quantum Information Processing; A Way for Large-scale Optical Quantum Information Processing (2017)
  • Author(s): A. Furusawa
  • Organizer: Quantum Information Science meeting, Banff, Canada
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Hybrid Quantum Information Processing; A Way for Large-scale Optical Quantum Information Processing (2017)
  • Author(s): A. Furusawa
  • Organizer: CLEO/Europe-EQEC 2017, Munich, Germany
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] All-Optical Storage of a Qubit Encoded in an Oscillator (2017)
  • Author(s): Y. Hashimoto, T. Toyama, J. Yoshikawa, K. Makino, P. van Loock, A. Furusawa
  • Organizer: CLEO/Europe-EQEC 2017, Munich, Germany
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Quantum teleportation of an optical qutrit (2017)
  • Author(s): Masanori Okada, Kan Takase, Maria Fuwa, Shuntaro Takeda, Jun-ichi Yoshikawa, Peter van Loock, Akira Furusawa
  • Organizer: CLEO/Europe-EQEC 2017, Munich, Germany
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Hybrid Quantum Information Processing; A Way for Large-scale Optical Quantum Information Processing (2017)
  • Author(s): A. Furusawa
  • Organizer: 24th Central European Workshop on Quantum Optics, Copenhagen, Denmark
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Theoretical study of photon subtraction improved by filtering (2017)
  • Author(s): J. Yoshikawa, W. Asavanant and A. Furusawa
  • Organizer: 24th Central European Workshop on Quantum Optics, 93, Copenhagen, Denmark
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Generation of Highly Pure Schroedinger's Cat States with Exponentially Rising Wave Packet and Real-Time Quadrature measurement (2017)
  • Author(s): W. Asavanant, K. Nakashima, Y. Shiozawa, J. Yoshikawa and A. Furusawa
  • Organizer: 24th Central European Workshop on Quantum Optics, 44, Copenhagen, Denmark
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Continuous-variable quantum teleportation on a photonic chip (2017)
  • Author(s): T. Serikawa, N. Takanashi, Y.Sakamaki, K. Takata, T. Hashimoto, D. H. Mahler, J. L. O'Brien, J. Yoshikawa and A. Furusawa
  • Organizer: 24th Central European Workshop on Quantum Optics, 97, Copenhagen, Denmark
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Optical hybrid quantum teleportation and its applications (2017)
  • Author(s): M. Okada, S. Takeda, and A. Furusawa
  • Organizer: SPIE Optical Engineering + Applications, Quantum Communications and Quantum Imaging XV, OP17O-OP413-3, San Diego, USA
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Hybrid quantum information processing: A way for large-scale optical quantum information processing (2017)
  • Author(s): A. Furusawa
  • Organizer: JST-Leibniz joint workshop, Leibniz Institute of Polymer Research Dresden (IPF), Dresden, Germany
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Demonstration of Real-Time Quantum Non-Demolition Interaction (2017)
  • Author(s): Y. Shiozawa, S. Yokoyama, T. Kaji, R. Nakamura, W. Asavanant, K. Makino, T. Serikawa, S. Suzuki, J. Yoshikawa, A. Furusawa
  • Organizer: Frontiers in Optics/Laser Science Conference (FiO/LS), Washington, USA
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Hybrid quantum information processing: A way for large-scale optical quantum information processing (2017)
  • Author(s): A. Furusawa
  • Organizer: ENS-UT workshop, Hongo, Tokyo
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Optical hybrid quantum teleportation and its application to large-scale quantum computing (2017)
  • Author(s): S. Takeda, and A. Furusawa
  • Organizer: XV International Conference on Quantum Optics and Quantum Information (ICQOQI'2017), We22A(C)-3, Minsk, Belarus
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] ハイブリッド量子テレポーテーションによる大規模光量子コンピューター (2017)
  • Author(s): 古澤明
  • Organizer: 強光子場科学研究懇談会
• [Presentation] 干渉計型重力波検出器と光学機械相互作用 (2017)
  • Author(s): 榎本雄太郎、長野晃士、道村唯太、安東正樹、古澤明、川村静児
  • Organizer: 日本物理学会第７２回秋季大会
• [Presentation] 多入出力量子計算のための時間領域2次元拡張EPR状態の生成理論 (2017)
  • Author(s): アサバナント ワリット、塩沢優、横山翔竜、R. N. Alexander、吉川純一、米澤英宏、N. C. Menicucci、古澤明
  • Organizer: 日本物理学会第７２回秋季大会
• [Presentation] シュレーディンガーの猫状態生成におけるフィルタ挿入に関する研究 (2017)
  • Author(s): 吉川純一、アサバナント ワリット、古澤明
  • Organizer: 日本物理学会第72回秋季大会
• [Presentation] リング型光パラメトリック発振器による広帯域スクイーズド光生成 Ⅲ (2017)
  • Author(s): 高瀬寛、岡田将典、塚田知樹、芹川昂寛、武田俊太郎、吉川純一、古澤明
  • Organizer: 日本物理学会第72回秋季大会
• [Presentation] 連結共振器による光子数重ね合わせ状態の保存と取り出しの研究 IV (2017)
  • Author(s): 橋本洋輔、岡本史也、吉川純一、古澤明
  • Organizer: 日本物理学会第72回秋季大会
• [Presentation] 三次位相ゲートの研究 (2017)
  • Author(s): 小林将也、小川尚史、阪口淳史、武田俊太郎、吉川純一、古澤明
  • Organizer: 日本物理学会第72回秋季大会
• [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I (2017)
  • Author(s): 芹川昂寛、吉川純一、古澤明
  • Organizer: 日本物理学会第72回秋季大会
• [Presentation] Hybrid quantum information processing: A way for large-scale optical quantum information processing (2017)
  • Author(s): A. Furusawa
  • Organizer: 第37回量子情報技術研究会(QIT37)
• [Remarks] 研究室ホームページ
  • URL: http://www.alice.t.u-tokyo.ac.jp/