Realization of coherent collective measurement for multi-photon multi-mode quantum states

• Project/Area Number: 24H00195
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Medium-sized Section 13:Condensed matter physics and related fields
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 竹内 繁樹 京都大学, 工学研究科, 教授 (80321959)
• Project Period (FY): 2024-04-01 – 2027-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2025)
• Budget Amount: ¥48,100,000 (Direct Cost: ¥37,000,000、Indirect Cost: ¥11,100,000); Fiscal Year 2025: ¥17,940,000 (Direct Cost: ¥13,800,000、Indirect Cost: ¥4,140,000); Fiscal Year 2024: ¥17,550,000 (Direct Cost: ¥13,500,000、Indirect Cost: ¥4,050,000)
• Keywords: 単一光子 / 量子情報 / 量子光学 / 量子計測

Outline of Research at the Start

多数の光子によって構成される複雑な量子もつれ状態は、光量子コンピュータや光量子センシングにとって重要なリソースであり、その光子数が増大するほど有用である。しかし従来の個別測定では、光子数の増大に伴い、必要な測定回数が指数関数的に増大するという問題があった。本研究では、多数の光子が多数のモードに存在する「多光子多モード状態」に対するコヒーレント一括測定を、光ファイバで構成された離散フーリエ変換光量子回路を用いて実現する。さらに、共振器内蔵ナノ光ファイバと単一欠陥中心内包ナノダイヤモンドを結合させた、高効率単一光子源の実現も試みる。