2022 Fiscal Year Research-status Report
Direct measurement of time-frequency quantum channels of photons for the construction of the quantum internet infrastructure
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21K04915
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Research Institution | Osaka University |
Principal Investigator |
小川 和久 大阪大学, 量子情報・量子生命研究センター, 講師 (80772574)
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
富田 章久 北海道大学, 情報科学研究院, 教授 (60501434)
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Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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Keywords | 直接測定 / 時間自由度 / 量子インターネット |
Outline of Annual Research Achievements |
本研究では, 個々の量子系を量子通信によりコヒーレントに接続し, 将来的に大規模な量子情報処理を目指す「量子インターネット」構想を念頭に置き, 各量子系を光子の時間-周波数自由度に量子情報をエンコードして伝送する際の, 送りたい光子の時間-周波数状態の準備, および量子チャネル通過に伴う未知の変換 (プロセス) , 光子を検出して状態を評価する際の測定を評価する手段として, 「直接測定」という独自のアプローチを提案し, 実証することを目指している. 今年度は、まず量子状態の直接測定の具体的な実現方法を見直し、大幅な光子損失を伴う射影測定を利用した当初の方式ではなく、原理的に無損失なユニタリ変換を用いる新たな方法を見出した。次に、その方法を時間自由度に量子状態をエンコードした光パルス列に適用し、直接測定を実験的に実現するための予備実験を行った。状態生成に関しては光の振幅位相を変換するdual parallel modulator (DPM)で行うが、準備状態がわずかに時間ドリフトすることがわかり、それを補償する制御が必要であることがわかった。直接測定のためのユニタリ変換および光検出は非対称Mach-Zehnder干渉系および高速オシロスコープで実施し、理想的に実現できることを確認した。
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Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
前述のように、直接測定の実験において、初期状態の生成が当初の想定よりも難しく、そこで時間がかかっている。具体的には、(1)当初想定していた光源のパワーが不足しており、ON/OFF比も十分大きくできなかったため、別途光源を選定して用いた。(2)状態生成はdual parallel modulator (DPM)を用いて光の振幅位相を変調して行うが、準備状態がわずかに時間ドリフトすることがわかり、その補償方法の方策を考案する必要があった。
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Strategy for Future Research Activity |
状態準備に伴う上述の問題はそれを補償する方法は準備できており、今年度はそれを対策し、正確な状態生成を行える見込みである。その上で、状態の直接測定実験を行い、提案理論を実験的にデモンストレートすることを目指す。さらにその結果を論文にまとめて、今年度中の出版を目指す。
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Causes of Carryover |
実験進捗にやや遅れが生じ、購入予定物品の納期がかなり遅くなってしまうことが判明したため、購入を見合わせ実験計画を変更したことが理由である。実験計画見直しで新たに購入が必要となった物品に、次年度使用額を当てる予定である。
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