2018 Fiscal Year Annual Research Report
Many-body quantum systems developed by quantum measurements
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16H02214
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
井元 信之 大阪大学, 理学研究科, 招へい研究員 (00313479)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
早坂 和弘 国立研究開発法人情報通信研究機構, 未来ICT研究所量子ICT先端開発センター, 研究マネージャー (10359086)
山本 俊 大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (10403130)
三木 茂人 国立研究開発法人情報通信研究機構, 未来ICT研究所フロンティア創造総合研究室, 主任研究員 (30398424)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 量子情報 / 量子測定 / 量子テレポーテーション / 光量子情報処理 / 超伝導光子検出器 / イオントラップ / 量子周波数変換 / 原子トラップ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題ではこれまで光量子情報処理で培われてきた量子測定にない新しい機能をもつ量子測定を非従来型量子測定と位置づけ、これを用いた新奇多体量子システムを構築する。量子測定による事後選択は量子テレポーテーションから測定型量子計算に至るまで、様々な量子情報処理でコアな役割を果たしている。さらに最近の実験技術や理論の進歩により、非従来型量子測定とよべる新しい事後選択の方向性が見出されてきている。
本研究では、非従来型量子測定の実験および理論研究を行う。まず実験は、異周波数量子測定による異原子量子システム、超高速量子測定による光量子システム、非物理値の量子測定による新奇量子システムを実現し、これらを包含する新しい量子システムのプラットフォームを構築することを目標とする。H30年度は通信波長帯光子のエンタングルメントを確立するための偏光無依存型周波数変換器を実現し、論文掲載を果たした。また、単一Ca+からの866nm単一光子を光通信波長帯へ高効率に変換する量子周波数変換器の論文掲載を果たした。また、これのエンタングル光子に対する適用可能性を検討した。更に、量子中継に重要な適応Bell測定を世界で初めて実現し、論文掲載を果たした。超高速量子測定による光量子システムの実現のために、SSPDとSFQ回路を結合した光子検出器の動作確認を行い、30 ps程度の動作に成功した。さらに15 ps程度の動作が可能であることがわかった。
理論研究としては、近年盛んな「事前の量子状態準備のみならず事後選択もある状況」の理論を発展させている。量子情報ではこれは珍しくないが、普通は事後選択は想定されないため、物理量の期待値は教科書と異なり「弱値」で表される。さらに物理量の時間発展があるときはモジュラー値となる。本研究では弱値とモジュラー値の絶対値や位相の関係を定量的に見積もる理論を展開した。
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| Research Progress Status |
平成30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 |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Presentation] Polarization insensitive frequency conversion for an atom-photon entanglement distribution via a telecom network2018
Author(s)
生田力三, 小林俊輝, 川上哲生, 三木茂人, 藪野正裕, 山下太郎, 寺井弘高, 小芦雅斗, 向井哲哉, 山本俊, 井元信之
Organizer
第38回量子情報技術研究会
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