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2008 Fiscal Year Annual Research Report

準巨視的量子重ね合わせ状態の生成・制御・検出技術の研究

Research Project

Project/Area Number 19340115
Research InstitutionNational Institute of Information and Communications Technology

Principal Investigator

佐々木 雅英  National Institute of Information and Communications Technology, 新世代ネットワーク研究センター量子ICTグループ, グループリーダー (50359064)

Keywords量子コンピューター / 応用光学・応用光工学 / スクイーズド光 / 重ね合わせ状態 / 光検出器
Research Abstract

コヒーレント状態は光子が単一モードにボーズ凝縮した状態で、損失があっても干渉性が失われないため、光通信の理想的搬送波状態である。一方、スクィーズド状態は光子対のボーズ凝縮状態で、線形分波器で干渉させることで巨視的量子もつ状態を生成できるため、量子情報技術で本質的な役割を演ずる。これらの光子凝縮状態の量子重ね合わせ状態を自在に生成・制御できるようになれば、光の潜在能力を極限まで引き出す究極の量子情報通信を実現できる。本研究の目的は、光子凝縮状態の量子重ね合わせ状態を生成・制御する技術の開発である。そのためには、従来技術には無い低損失かつ高次の非線形相互作用を実現する必要がある。本研究では、スクイーズド状態から光子を抜き取る操作によってこれを実現した。具体的には、スクイーズド状態からわずかに分岐したトリガービームを2つの光子検出器で測定し、光子が検出された時のみ入力のスクイーズド状態を適切な時間フィルタによって選択的に観測することで実現する。用いたスクイーズド状態は、100ns程度のコヒーレンス時間を持つ連続波である。
2つの光子の検出時間をt1,t2とする。時間間隔t2-t1を0からコヒーレンス時間の100ns程度まで徐々に増やすことによって、量子重ね合わせ状態の振幅を増強できることを見出した。この振幅増強された重ね合わせ状態は、t1とt2にピークを持って広がったダブルピークの時間対称パケットに生成される。一方、このパケットと直交する反対称パケットには振幅の小さなスクイーズド状態が存在する。重ね合わせ状態の振幅増強は、対称パケットと反対称パケットからの識別不可能な2光子抜き取り過程が量子的に干渉することで生じていることが理論解析によって明らかになった。これは時間領域における光子凝縮状態の新たな量子干渉現象である。成果は主要な国際会議の招待講演や4編の査読論文で発表した。

  • Research Products

    (16 results)

All 2009 2008

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 7 results) Presentation (9 results)

  • [Journal Article] 非ガウス型量子状態の生成について2008

    • Author(s)
      和久井健太郎
    • Journal Title

      レーザー学会「レーザー研究」 36(7)

      Pages: 41-420

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 高レベル・高純粋度のスクイーズド光生成について2008

    • Author(s)
      鈴木重成
    • Journal Title

      レーザー学会「レーザー研究」 36(7)

      Pages: 39-403

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Large-amplitude coherent-state superposition generated by a time-separated two-photon subtraction from a continuous-wave squeezed vacuum2008

    • Author(s)
      M. Takeoka
    • Journal Title

      Phys. Rev. A 77

      Pages: 062315/1-9

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Temporally multiplexed superposition states of continuo us variables2008

    • Author(s)
      M. Sasaki
    • Journal Title

      Phys. Rev. A 77

      Pages: 063840/1-11

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Generation of large-amplitude coherent-state superposition via ancilla-assisted photon-subtraction2008

    • Author(s)
      H. Takahashi
    • Journal Title

      Phys. Rev. Lett. 101

      Pages: 233605/1-4

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 連続量変数の光量子計算と量子情報通信2008

    • Author(s)
      武岡正裕
    • Journal Title

      光学 37(12)

      Pages: 692-697

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 非ガウス型量子操作によるシュレーディンガーの子猫状態の生成2008

    • Author(s)
      和久井健太郎
    • Journal Title

      光学 37(12)

      Pages: 712-715

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Ancilla-assisted control of quantum superposition states of continuous variables (Invited Talk)2009

    • Author(s)
      M. Sasaki
    • Organizer
      SPIE Photonics West, OPTO 2009
    • Place of Presentation
      San Jose Convention Center, San Jose, USA
    • Year and Date
      2009-01-28
  • [Presentation] Quantum superposition states of continuous variables (Invited talk)2009

    • Author(s)
      M. Sasaki
    • Organizer
      UK-Japan Workshop : Quantum Application
    • Place of Presentation
      the British Embassy in Japan Tokyo, Japan
    • Year and Date
      2009-01-22
  • [Presentation] Generation of optical Schroedinger cat-like states and classical-quantum channel coding2008

    • Author(s)
      M. Takeoka
    • Organizer
      Workshop on topological cluster state computing in optics
    • Place of Presentation
      The National Institute of Informatics (NII), Tokyo, Japan
    • Year and Date
      2008-12-11
  • [Presentation] Generation of large-amplitude coherent-state superposition via ancilla-assisted photon-subtraction2008

    • Author(s)
      H. Takahashi
    • Organizer
      2008 International Symposium on Physics of Quantum Technology
    • Place of Presentation
      Nara Prefectural New Public Hall, Nara, Japan
    • Year and Date
      2008-11-25
  • [Presentation] 量子情報通信の概要(招待講演)2008

    • Author(s)
      佐々木雅英
    • Organizer
      第75回テレコム技術情報セミナー
    • Place of Presentation
      コクヨホール, (東京)
    • Year and Date
      2008-10-24
  • [Presentation] 連続量量子情報(招待講演)2008

    • Author(s)
      佐々木雅英
    • Organizer
      第四回量子情報未来テーマ開拓研究会
    • Place of Presentation
      ホテルサンライズ知念, 南城市, (沖縄)
    • Year and Date
      2008-09-11
  • [Presentation] Temporally multiplexed Shroedinger kitten states (Invited talk)2008

    • Author(s)
      M. Sasaki
    • Organizer
      The Ninth International Conference on Quantum Communication, Measurement and Computing (QCMC2008)
    • Place of Presentation
      The University of Calgary, Canada
    • Year and Date
      2008-08-21
  • [Presentation] Control of Superposition States of Continuous Variables by Photon Counting and Filtering with cw Squeezed Light (Invited talk)2008

    • Author(s)
      M. Sasaki
    • Organizer
      3rd International Conference on Quantum Information (ICQI)
    • Place of Presentation
      Boston Marriott Copley Place, Boston, Massachusetts, USA
    • Year and Date
      2008-07-14
  • [Presentation] Generation and control of flying Schroedinger kitten states (Invited talk)2008

    • Author(s)
      M. Sasaki
    • Organizer
      The Fourth Asia Pacific Conference in Quantum Information Science (APCQIS)
    • Place of Presentation
      Cairns, Queensland, Australia
    • Year and Date
      2008-07-04

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Published: 2010-06-11   Modified: 2016-04-21  

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