Ultra-high accuracy optical phase estimation using time-multiplexed quantum entanglement

• Project/Area Number: 24K00562
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 13020:Semiconductors, optical properties of condensed matter and atomic physics-related
• Research Institution: Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 米澤 英宏 国立研究開発法人理化学研究所, 量子コンピュータ研究センター, チームリーダー (50451802)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 横山 翔竜 国立研究開発法人理化学研究所, 量子コンピュータ研究センター, 上級研究員 (10991929)
• Project Period (FY): 2024-04-01 – 2027-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥18,590,000 (Direct Cost: ¥14,300,000、Indirect Cost: ¥4,290,000); Fiscal Year 2026: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000); Fiscal Year 2025: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000); Fiscal Year 2024: ¥9,620,000 (Direct Cost: ¥7,400,000、Indirect Cost: ¥2,220,000)
• Keywords: 量子光位相推定 / スクイーズド光 / 時間領域多重

Outline of Research at the Start

本研究では、時間領域で多重化された量子エンタングルメントを用いて、光の超高精度・位相推定実験を行う。時間領域多重エンタングルメントは、時間軸上の多数のモードを量子的に相関させることで、コンパクトな実験系で超大規模エンタングルメントを生成できる。本研究では、これを光の位相推定に活用する。本手法では、位相測定を繰り返し行った際、測定間の量子相関により集合的な推定が可能となり、標準量子限界を超えた超高精度な位相推定が実現できる。特に、原理的には任意回数の測定に拡張できる点と、デコヒーレンスに対して耐性が高い点が本手法の強みであり、量子センシング・計測の分野に大きなインパクトをもたらすと期待される。