2022 Fiscal Year Annual Research Report
Study on time-domain-multiplexed 2D continuous-variable cluster states and its application to large-scale quantum information processing
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18H05207
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
古澤 明 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (90332569)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
青木 隆朗 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (10343146)
高橋 浩之 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (70216753)
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| Project Period (FY) |
2018-04-23 – 2023-03-31
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| Keywords | 量子情報 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度に開発に成功した導波路型光パラメトリックアンプ（導波路型OPA）を用い、10nsの波束（パルス）を用いて、10万パルスの1次元クラスター状態の生成に成功した。また、開発した導波路型OPAは通信波長帯でのみ動作するので、実験系をチタンサファイアレーザーの波長帯から通信波長帯に切り替えた。これまでの実験はセシウム原子時計遷移で20年以上行っており、これを全て通信波長帯の光学系で置き換えるのは並大抵のことではなかったが、やり切ることができた。これにより、光ファイバーを用いた実験が容易になり、1km程度まで光学遅延系を拡張できる目処がたった。10nsのパルスであれば、2次元に100パルスを時間的に並べるなら光ファイバーで200mの遅延が必要ということになるが、通信波長帯ではほぼロスが無視できるので、何の問題もない。時間の関係で2次元化には至らなかったが、1次元クラスターを2次元に拡張する方法は本プロジェクトで確立しているので、本プロジェクトの目標であった、100x10000パルスの2次元大規模クラスター状態の生成はほぼ達成されたといえる。また、非線形測定としてp+kx^2の測定に成功した(A. Sakaguchi et al., arXiv:2210.17120 [quant-ph])。これによりユニバーサル一方向量子計算が可能になった。ユニバーサル量子計算のためには補助入力状態（非ガウス型状態）の生成が重要であるが、超伝導光子数識別器を用いた非ガウス型状態生成を確立することに成功した。それを用いて、いくつかの重要な非ガウス型状態の生成に成功した。
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| Research Progress Status |
令和4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 |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Quantum arbitrary waveform generator2022
Author(s)
Takase Kan、Kawasaki Akito、Jeong Byung Kyu、Kashiwazaki Takahiro、Kazama Takushi、Enbutsu Koji、Watanabe Kei、Umeki Takeshi、Miki Shigehito、Terai Hirotaka、Yabuno Masahiro、China Fumihiro、Asavanant Warit、Endo Mamoru、Yoshikawa Jun-ichi、Furusawa Akira
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Journal Title
Science Advances
Volume: 8
Pages: 1-9
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Presentation] Generation of highly-pure single-photon states at telecommunication wavelength2022
Author(s)
A. Kawasaki, K. Takase, T. Nomura, S. Miki, H. Terai, M. Yabuno, F. China, W. Asavanant, M. Endo Jun-ichi Yoshikawa2 and Akira Furusawa1,2,*
Organizer
Frontiers in Optics/Laser Science 2022
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[Presentation] 24-hour continuous squeezed light measurement in fiberbased experimental systems2022
Author(s)
T. Nakamura, T. Nomura, M. Endo, A. Sakaguchi, H. Ruofan, T. Kashiwazaki, T. Umeki, K. Takase, W. Asavanant, J. Yoshikawa and A. Furusawa
Organizer
Conference on Quantum Information & Quantum Control (CQIQC-IX) , Fields Institute, Toronto, Canada
Int'l Joint Research
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[Presentation] Generation of Schroedinger Cat States with Wigner Negativity Using a Low-Loss Continuous-Wave Optical Parametric Amplifier2022
Author(s)
A. Kawasaki, K. Takase, B. Kyu Jeong, T. Kashiwazaki, T. Kazama, K. Enbutsu, K. Watanabe, T. Umeki, S. Miki, H. Terai, M. Yabuno, F. China, W. Asavanant, M. Endo, J. Yoshikawa, and A. Furusawa
Organizer
CLEO 2022
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