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2011 Fiscal Year Annual Research Report

波長変換を利用した量子情報技術の開拓

Research Project

Project/Area Number 23684035
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

山本 俊  大阪大学, 基礎工学研究科, 准教授 (10403130)

Keywords量子エレクトロニクス
Research Abstract

本研究では光の量子状態を保持したまま波長変換を行う硫子波長変換を実現し、これを利用した量子情報技術の開拓を行う。情子情報処理の実現には量子光通信や物質系での量子状態制御や量子メモリを駆使する必要がある。しかし、これまで物質系からの発光を利用した非古典光の発生は可視光領域が多く、赤外領域にある光通信波長域とは大きなギャップがあった。この量子波長変換を用いることで、このギャップを埋め物質系からの量子状態を光通信を川いてより長距離通信が可能となる。また、量子波長変換を組み合わせることで波長自由度を利用した聴子操作を実現し、新たな量子精報技術を開拓する。本年度はこのち、量子周波数変換の基本動作確認の実験を実施した。導波路型PPLNを用い、780nmの弱いCWレーザー光を1600n康の励起光を用いた差周波発生により通信波長帯1522nmに波長変換を行った。変換効率は70%近い値を得ることができ、非常に高効率な波長変換を実現した。更に光パラメトリック変換を用いて780nm光子対を発生し、これから得られる単一光子を通信波長帯光子へ変換し、g(2)=0.17の高い非古典性を観測した。また、光パラメトリック変換により780nmの偏光エンタングルメント光子対を発生させ、この一方を通信波長帯光子へ変換する実験を行った。変換後の忠実度0.75であり、非常に高いエンタングルメントを確認することができた。この成果はNature communications誌に掲載された。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当初予定していた量子波長変換を順調に成功させることができ、更なる高度化への道筋も見えている。これを利用した来年度以降の準備も順調に進んでおり、当初の予定通りに進展していると考えられる。

Strategy for Future Research Activity

本年度におおむね最子波長変換の原理実証を実現している。今後はこの硅子波長変換の高精度化に向けて実験的努力を行うとともに、これを利用した波長自由度の量子状態操作の基礎実験を行う。既にそのための光学系の進備を始めており、問題なく遂行できる。これに加えて挑戦的テーマである。原子からの光を通信波長帯に変換する実験系の準備を進めたい。

  • Research Products

    (14 results)

All 2012 2011

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (12 results)

  • [Journal Article] Wide-band quantum interface for visible-to-telecommunication wavelength conversion2011

    • Author(s)
      Rikizo Ikuta, Yoshiaki Kusaka, Tsuyoshi Kitano, Hiroshi Kato, Takashi Yamamoto, Masato Koashi, Nobuyuki Imoto
    • Journal Title

      Nat. Commun

      Volume: 2 Pages: 537

    • DOI

      10.1038/ncomms1544

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] An optical fusion gate for W-states2011

    • Author(s)
      S.K.Ozdemir, et al
    • Journal Title

      New Journal of Physics

      Volume: 13 Pages: 103003-1-14

    • DOI

      10.1088/1367-2630/13/10/103003

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 逆伝播コヒーレント光を用いたDFSによる量子通信の雑音耐性2012

    • Author(s)
      熊谷英敏, 山本俊, 小芦雅斗, 井元信之
    • Organizer
      日本物理学会2012年春季大会
    • Place of Presentation
      関西学院大学上ヶ原キャンパス(兵庫県)
    • Year and Date
      2012-03-24
  • [Presentation] 超伝導単一光子検出器を用いた量子状態の高忠実度波長変換実験2012

    • Author(s)
      生田力三, 他
    • Organizer
      日本物理学会2012年春季大会
    • Place of Presentation
      関西学院大学上ヶ原キャンパス(兵庫県)
    • Year and Date
      2012-03-24
  • [Presentation] DFSに保護されたエンタングル光子対を用いたエンタングルメントスワッピング実験2012

    • Author(s)
      勝瀬大佑、長谷川浩史、生田力三、山本俊、小芦雅斗、井元信之
    • Organizer
      日本物理学会2012年春季大会
    • Place of Presentation
      関西学院大学上ヶ原キャンパス(兵庫県)
    • Year and Date
      2012-03-24
  • [Presentation] On the performance of quantum communication protocols based on decoherence-free subspaces2011

    • Author(s)
      H.Kumagai, T.Yamamoto, M.Koashi, N.Imoto
    • Organizer
      International workshop on heavy fermions TOKI MEKI 2011
    • Place of Presentation
      SIGMA hall, Osaka University, Osaka, Japan
    • Year and Date
      2011-11-25
  • [Presentation] Photonic quantum interface for visible-to-telecommunication wavelength conversion2011

    • Author(s)
      生田力三, 他
    • Organizer
      第25回量子情報技術研究会(QIT25)
    • Place of Presentation
      大阪大学基礎工学研究科(大阪府)
    • Year and Date
      2011-11-21
  • [Presentation] 光子を用いた量子情報処理2011

    • Author(s)
      山本俊
    • Organizer
      第2回先端フォトニクスシンポジウム
    • Place of Presentation
      日本学術会議講堂(東京都)
    • Year and Date
      2011-10-07
  • [Presentation] 可視域エンタングルメント光子対の周波数下方変換実験2011

    • Author(s)
      生田力三, 他
    • Organizer
      日本物理学会2011年秋季大会
    • Place of Presentation
      富山大学五福キャンパス(富山県)
    • Year and Date
      2011-09-21
  • [Presentation] PPLNを用いた非古典光の周波数下方変換実験2011

    • Author(s)
      山本俊, 他
    • Organizer
      2011年秋季第72回応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      山形大学小白川キャンパス(山形県)
    • Year and Date
      2011-08-30
  • [Presentation] Wide-band quantum interface for visible-to-telecommunication wavelength conversion2011

    • Author(s)
      R.Ikuta, 他
    • Organizer
      11th Asian Quantum Information Science Conferenee (AQIS 2011)
    • Place of Presentation
      Pukyong National University, Busan, Korea
    • Year and Date
      2011-08-27
  • [Presentation] 光量子状態制御と量子情報通信への応用2011

    • Author(s)
      山本俊
    • Organizer
      第1回光科学異分野横断萌芽研究会
    • Place of Presentation
      かんぽの宿奈良(奈良県)(招待講演)
    • Year and Date
      2011-08-10
  • [Presentation] 可視域から通信波長域への非古典光の周波数下方変換実験2011

    • Author(s)
      日下良章, 他
    • Organizer
      第24回量子情報技術研究会(QIT24)
    • Place of Presentation
      東京工業大学大岡山キャンパス(東京都)
    • Year and Date
      2011-05-12
  • [Presentation] Frequency down-conversion of non-classical light from visible wavelength to telecom wavelength using difference-frequency generation2011

    • Author(s)
      R.Ikuta, 他
    • Organizer
      CLEO : 2011
    • Place of Presentation
      Baltimore, Maryland, USA
    • Year and Date
      2011-05-05

URL: 

Published: 2013-06-26  

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