Research on a loss-tolerant quantum measurement

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21H04445
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Medium-sized Section 13:Condensed matter physics and related fields
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: Yamamoto Takashi 大阪大学, 大学院基礎工学研究科, 教授 (10403130)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小林 俊輝 大阪大学, 量子情報・量子生命研究センター, 助教 (60834091) ; 生田 力三 大阪大学, 大学院基礎工学研究科, 准教授 (90626475)
• Project Period (FY): 2021-04-05 – 2024-03-31
• Keywords: 量子光学 / 量子情報 / 量子通信 / 量子インターネット / 量子コンピュータ / 量子暗号 / 量子エレクトロニクス / 量子ネットワーク

Outline of Final Research Achievements

In this research, we developed elemental technology and conducted theoretical research on loss-tolerant quantum measurement, which is the core technology of quantum internet. In order to achieve quantum measurements that are particularly resistant to photon loss, generalized quantum measurements for quantum states of multiplexed photons are essential and need to operate in the optical communication wavelength band. We developed a tandem type-II pseudo-phase-matched periodically poled lithium niobate (PPLN) waveguide to generate a multi-photon entangled state in the telecommunication band, which is a necessary resource, and realized the generation of polarization entangled photon pairs. Furthermore, multiplexing by entangled light source using quantum frequency comb was realized, and a quantum computation using it was proposed.

Free Research Field

量子情報科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究成果は、量子インターネットや量子コンピュータの実現のために重要な損失耐性をもたせた量子測定の研究である。開発を行った量子もつれ光源を拡張して、多体量子もつれ光子源を実現することで、長距離にわたって量子状態を送信することができ、量子鍵配送などの量子コンピュータに耐性のあるセキュア通信が可能となる。同時に、量子コンピュータを実現することも可能となる。