2016 Fiscal Year Annual Research Report
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16F16811
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| Research Institution | National Institute of Informatics |
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Principal Investigator |
根本 香絵 国立情報学研究所, 情報学プリンシプル研究系, 教授 (80370104)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
LO PIPARO NICOLO 国立情報学研究所, 情報学プリンシプル研究系, 外国人特別研究員
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| Project Period (FY) |
2016-11-07 – 2019-03-31
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| Keywords | 量子情報 / 量子メモリー / 量子鍵配送 / 量子中継 / 量子通信 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
量子鍵配送は、光の減衰により成功確率が距離に対して指数的に減少することが、長距離量子通信上の大きな本質的問題である。この問題を解決するために、量子鍵配送スキームに量子メモリーを導入することで、光の減衰による成功確率の指数的な減少を防ぐ方式を考える。量子メモリーのモデルとしては、ダイヤモンドNVセンターと光共振器を用い、電子スピンと光共振器の相互作用により光とのインターフェースを実現する。この量子メモリーモデルを用いて、まず量子メモリーの動作を数値的に解析した。さらに量子メモリーの効果を明らかにするため、量子メモリーがある場合とない場合での量子鍵配送スキーム全体の性能を数値的に解析した。その結果、量子メモリーの量子鍵配送における優位性が数値的に示された。特に、協力係数の低い領域（low-cooperativity regime）でも、十分に量子メモリーによる優位性が得られることがわかった。
さらに、これらの成果をもとに、他の量子鍵配送、量子中継の方式と比較や通信上のゲインについて検討を行った。また、ダイヤモンドNVセンターの他にSiVの量子メモリーへの応用についても検討した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
量子メモリー付き量子鍵配送スキームのモデル化、検討は順調に進んでおり、すでに具体的な物理系を用いて量子メモリーの優位性を数値的に示すことに成功している。また、最近注目されつつあるSiVの量子メモリーへの応用についても検討を行い、実現化系の優位性を数値的に示す準備が出来てきている。今後、他の量子鍵配送、量子中継スキームとの比較、より一般的な量子中継モデルへの拡張を予定しているが、本年度の研究成果を元にさらなる発展が大いに期待できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度の研究成果を元に、全光量子中継システムとの比較、検討を行い、量子メモリーの導入方法を検討する。量子鍵配送や量子中継において、リソースの観点からどのような量子メモリーの導入が効果的であるのかを検討し、量子メモリーの役割を明確にする。また、量子メモリーの優位性を発揮するために必要となる、量子メモリーの性能を数値的に解析する。実現系としては、本年度に引き続きダイヤモンドNVセンターを候補として研究を進める。
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