汎用光量子コンピュータの実現に向けた三次位相ゲートの研究
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21J11615
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 13020:Semiconductors, optical properties of condensed matter and atomic physics-related
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
紺野 峻矢 東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC2)
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| Project Period (FY) |
2021-04-28 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2022: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2021: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
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| Keywords | 量子コンピュータ / 量子光学 / 量子テレポーテーション / 量子情報 / 量子エレクトロニクス |
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| Outline of Research at the Start |
誤り耐性のある汎用光量子計算の実現に向けて、光に対する非線形な操作の実装が課題である。本研究では量子ゲートテレポーテーションを応用することによりこの課題を解決する。まず入力状態と適切な補助状態を量子性の高い状態にエンコードし、測定及び非線形フィードフォワードを行うことで、最小限の構成要素で非線形量子操作を実現する。本研究により量子計算のポテンシャルを最大限に利用できるようになり、誤り訂正型汎用量子計算の実現に大きく近づくと期待される。
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| Outline of Annual Research Achievements |
光量子コンピュータの実現に向けて、誤り耐性の実現が最大の課題である。誤り訂正を行うためには物理系の冗長性を用いて論理量子ビットを構成する必要がある。光の系において特に有力視されているのは振幅の連続量の自由度を用いて論理量子ビットをエンコードする手法である。しかし、この論理量子ビットとなる光の量子状態は未だ実験では生成されていなかった。本研究ではシュレディンガーの猫状態と呼ばれる量子状態を逐次干渉させることで論理量子ビットとなる光の状態を生成する理論提案に着目し、この第一段目の干渉実験を行うことで本提案手法の原理実証実験を行った。生成される量子状態は実験系のロスにより容易に量子性を失ってしまうため、本実験ではロスの少ない通信波長帯の光を用いた。まず光パラメトリック発振器を製作し、これを用いてスクイーズ光を生成した。スクイーズ光から1光子を引き去ることでシュレディンガーの猫状態を生成した。この猫状態を2つ準備し、50:50ビームスプリッタで干渉させた後に、一方を振幅測定してコンディショニングを行った。生成状態の検証のために6基底での振幅測定を行い、量子トモグラフィを行った。本実験では光子検出と振幅測定を合計して3か所のコンディショニングを行うため、状態生成のイベントレート低下が予想された。そこで光子検出の効率向上と生成される状態の広帯域化によりイベントレートを向上させた。生成された状態と論理量子ビットとなる状態とのフィデリティは約0.5であった。以上から論理量子ビットとなる光の状態を生成する原理実証実験に初成功した。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(5 results)
