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2013 Fiscal Year Annual Research Report

光子量子回路による量子サイバネティクスの実現

Planned Research

Project AreaQuantum cybernetics - interdisciplinary studies of quantum controls and developments toward quantum computing
Project/Area Number 21102007
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

竹内 繁樹  北海道大学, 電子科学研究所, 教授 (80321959)

Project Period (FY) 2009-07-23 – 2014-03-31
Keywords量子サイバネティクス / 量子情報 / 光子 / 制御 / 量子回路 / フィードバック
Research Abstract

平成25年度は、「量子サイバネティクスの概念に基づく、光子を用いた量子制御テストベッドの構築」という研究目的の観点から、引き続き、「フィードバック制御を利用した量子状態の推定」、「量子フィードバックの実現に向けた光子量子回路の実現」、「異種量子間状態制御の実現に向けた、ナノフォトニクス技術を利用した光子と異種量子ビットを結合と制御」について研究を推進した。
まず「フィードバック制御を利用した量子状態の推定」に関しては、公募研究グループの大阪大学藤原彰夫教授と共同で、推定するパラメータ数を、実現した「1」から「3」に増やすことに成功した(物理学会2014春季大会)。これにより、任意の偏光状態の光子量子ビットの推定が可能になった。さらに、従来の量子トモグラフィーより高い効率で推定できることの検証にも成功した(論文準備中)。
次に「量子フィードバックの実現に向けた光子量子回路の実現」に関しては、量子フィードバックの比較部で用いる量子フレッドキンゲート操作の可能な、4光子を用いた光量子回路実現を目指した。平成25年度中に系の構築を完了し、基本となる0,1基底での動作確認に成功した。
最後に、「ナノフォトニクス技術を利用した光子と異種量子ビットを結合と制御」に関し平成24年度に我々が発見した、単一NV中心フォノンサイドバンドの抑制方法を発展させ、ファブリペロ型共振器を用いた高分解能フォトルミネッセンス測定装置により、ダイヤモンドナノ粒子中のNV中心から、1.2GHzという非常に狭い線幅のゼロフォノン線の発光の観測に成功した(Optics Express2013)。さらに、トラップされたイオンとナノ光ファイバの結合に向けて、計画班の占部グループと共同で、微粒子トラップを用いたナノファイバ表面電荷に関する知見を得た。

Current Status of Research Progress
Reason

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

25年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (20 results)

All 2014 2013 2010 Other

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 7 results) Presentation (11 results) (of which Invited: 6 results) Remarks (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Anomaly detection in reconstructed quantum states using a machine-learning technique2014

    • Author(s)
      S.Hara, T.Ono, R.Okamoto, T.Washio and S.Takeuchi
    • Journal Title

      Phys.Rev.A

      Volume: 89 Pages: 022104/1-5

    • DOI

      10.1103/PhysRevA.89.022104

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Recent progress in single-photon and entangled-photon generation and applications2014

    • Author(s)
      S.Takeuchi
    • Journal Title

      Jpn.J.Appl.Phys.

      Volume: 53 Pages: 30101/1-11

    • DOI

      I:10.7567/JJAP.53.030101

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Quantum Information Science Using Photons2014

    • Author(s)
      S.Takeuchi
    • Journal Title

      AAPPS BULLETIN

      Volume: 24 Pages: 19-25

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] An Entanglement-Enhanced Microscope2013

    • Author(s)
      T.Ono, R.Okamoto and S.Takeuchi
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 4 Pages: 3426/1-7

    • DOI

      10.1038 /ncomms3426

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Investigation of the Performance of an Ultralow-Dark-Count Superconducting Nanowire Single-Photon Detector2013

    • Author(s)
      S.Subashchandran, R.Okamoto, L.Zhang, A.Tanaka, M.Okano, L.Kang, J.Chen, P.Wu and S.Takeuchi
    • Journal Title

      Jpn.J.Appl.Phys.

      Volume: 52 Pages: 102801/1-5

    • DOI

      10.7567/JJAP.52.102801

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Dispersion cancellation in high-resolution two-photon interference2013

    • Author(s)
      M.Okano, R.Okamoto, A.Tanaka, S.Ishida, N.Nishizawa and S.Takeuchi
    • Journal Title

      Phys.Rev.A

      Volume: 88 Pages: 043845/1-5

    • DOI

      10.1103/PhysRevA.88.043845

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Observation of 1.2-GHz linewidth of zero-photon-line in photoluminescense spectra of nitrogen vacancy centers in nanodiamonds using a Fabry-Perot interferometer2013

    • Author(s)
      H.Q.Zhao, M.Fujiwara, M.Okano and S.Takeuchi
    • Journal Title

      Opt.Exp.

      Volume: 21 Pages: 21-24

    • DOI

      10.1364/OE.21.029679

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 光子量子ビットの適応的量子状態推定2014

    • Author(s)
      大山悟史、岡本亮、小野貴史、竹内繁樹、山形浩一、藤原彰夫
    • Organizer
      日本物理学会第69回年次大会
    • Place of Presentation
      東海大学湘南キャンパス(神奈川県平塚市)
    • Year and Date
      20140327-20140330
  • [Presentation] Photonic quantum circuits and quantum metrologies2013

    • Author(s)
      S.Takeuchi
    • Organizer
      Quantum Science Symposium Asia-2013
    • Place of Presentation
      Sanjo Conference Hall, University of Tokyo Hongo Campus (東京都)
    • Year and Date
      20131125-20131126
    • Invited
  • [Presentation] Photonic quantum circuits and quantum metrologies2013

    • Author(s)
      S.Takeuchi
    • Organizer
      OSA'S97th Annual meeting Frontiers in Optics 2013
    • Place of Presentation
      Hilton Bonnet Creek, Florida (USA)
    • Year and Date
      20131006-20131010
    • Invited
  • [Presentation] Coupling diamond nitrogen vacancy centers with ultrathin optical tapered fibers at cryogenic temperatures toward efficient indistinguishable single photon sources2013

    • Author(s)
      M.Fujiwara, H.Q Zhao, M.Okano, T.Noda, K.Ikeda, H.Sumiya and S.Takeuchi
    • Organizer
      International Conference on Diamond and Carbon Materials
    • Place of Presentation
      Riva del Garda-Fierecongressi S.p.A, Riva del Garda (Italy)
    • Year and Date
      20130902-20130905
  • [Presentation] Quantum measurements and sensings2013

    • Author(s)
      S.Takeuchi
    • Organizer
      SPIE Optics + Photonics
    • Place of Presentation
      San Diego Convention Center, California (USA)
    • Year and Date
      20130825-20130829
    • Invited
  • [Presentation] 光子量子回路による量子サイバネティクスの実現2013

    • Author(s)
      竹内繁樹
    • Organizer
      第9回科研費量子サイバネティクス総括班会議
    • Place of Presentation
      WTCコンファレンスセンター(東京都港区)
    • Year and Date
      20130711-20130712
  • [Presentation] Adaptive quantum state estimation of mixed states using photons2013

    • Author(s)
      S.Oyama, M.Iefuji, R.Okamoto, K.Yamagata, A.Fujiwara and S.Takeuchi
    • Organizer
      New science and technologies using entangled photons (NSTEP)
    • Place of Presentation
      Osaka University (大阪府茨木市)
    • Year and Date
      20130708-20130709
  • [Presentation] Experimental demonstration of adaptive quantum state estimation2013

    • Author(s)
      S.Takeuchi, R.Okamoto, M.Iefuji, S.Oyama, K.Yamagata, H.Imai and A.Fujiwara
    • Organizer
      20th Central European Workshop on Quantum Optics
    • Place of Presentation
      The Royal Institute of Technology(KTH), Stockholm (Sweden)
    • Year and Date
      20130616-20130620
    • Invited
  • [Presentation] Nano optical fibers for photonic quantum information2013

    • Author(s)
      S.Takeuchi
    • Organizer
      Optical Nanofiber Applications: From Quantum to Bio Technologies ONNA 2013
    • Place of Presentation
      Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University (沖縄県国頭郡)
    • Year and Date
      20130601-20130607
    • Invited
  • [Presentation] Experimental demonstration of adaptive quantum state estimation2013

    • Author(s)
      S.Takeuchi, R.Okamoto, M.Iefuji, S.Oyama, K.Yamagata, H.Imai and A.Fujiwara
    • Organizer
      CLEO/EUROPE-IQEC 2013
    • Place of Presentation
      ICM Center of the New Munich Trade Fair Center (Germany)
    • Year and Date
      20130512-20130516
  • [Presentation] Photonic quantum circuits and single photon sources2013

    • Author(s)
      S.Takeuchi
    • Organizer
      The 11th US-Japan Joint Seminar on Quantum Electronics and Laser Spectroscopy "Ultimate Quantum Systems of Light and Matter-Control and Applications"
    • Place of Presentation
      Nara Prefectual New Public Hall (奈良県奈良市)
    • Year and Date
      20130408-20130412
    • Invited
  • [Remarks] 北海道大学 電子科学研究所 光量子情報研究分野

    • URL

      http://www.sanken.osaka-u.ac.jp/labs/qip/index.html

  • [Patent(Industrial Property Rights)] テーパ光ファイバ2010

    • Inventor(s)
      竹内 繁樹
    • Industrial Property Rights Holder
      竹内 繁樹
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      第5354605号
    • Filing Date
      2010-01-27
    • Acquisition Date
      2013-09-06

URL: 

Published: 2015-05-28  

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