2013 Fiscal Year Annual Research Report
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25707034
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
岡本 亮 北海道大学, 電子科学研究所, 助教 (10435951)
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2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 量子光学 / 量子計算 / 量子測定 |
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| Research Abstract |
本研究で目指す多光子を用いたボソンサンプリングの実現は、従来の実験で用いられてきた方法をそのまま光子数を増やして拡張しただけでは、必要な時間・空間的なリソースが非現実的な規模になってしてしまうため不可能である。そこで本研究では、ボソンサンプリング系を複数光子が空間的に分布したパラレル型の系から、時間的に分布したシリアル型の系に変換することで系をコンパクト化する。さらに、光子を時間的に一定間隔で出力する光源を実現、これに組み込むことで時間リソースの問題も解決する。今年度は、（1）高性能伝令付き単一光子源の構築、（2）光子時間制御技術の確立、（3）光子状態測定系の構築の3つの項目に関して研究を進めた。
項目1に関しては、パラメトリック下方変換過程を用いた伝令付き単一光子源を構築した。ポンプ光としては、Ti:sapphireパルスレーザー光を第二次高調波発生により波長390nmに変換したものを用いた。ポンプ光をBBO結晶に入射、出力される光子対の生成率を評価した。また、平行して、近年発表されている新しい方法についても、必要物品を購入、システムの構築を開始した。これにより、より高い2光子量子干渉性が期待できる。
項目2に関しては、光子の切り出しタイミングについて理論的な検証を行い、各制御素子への負荷が最も少なくなるように最適化を行った。また、光子の出力タイミングを制御する部分に関し、再度綿密な検討を行い、設計を改良した。設計の改良に伴いAO変調器を購入した。
項目3に関しては、FPGAを用いたシステムの設計を行った。また、機械学習を用いた異常な量子状態の検知方法について成果を得た(PRA)。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
H25年度は単一光子源の構築を目標としていた。その結果、高性能伝令付き単一光子源を構築し、その評価を行うことができた。また、光子時間制御技術についても、その設計を改良した。さらに、生成した量子状態に異常がある場合に、より効率良く異常を検知することが可能な手法についても研究を進め、論文誌にまとめ発表することができた（PRA）。これらの理由により、おおむね順調に進展していると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
まず、高性能伝令付き単一光子源の構築に関して、高い2光子量子干渉性を得られる新しい方法について系を構築し、これまで得られた光子生成率と比較する。また、光子時間制御技術に関しては、改良した設計を基に実験系を構築・動作検証を行う。そして、確立した光子時間制御技術を用いて、シリアル型量子干渉システムを構築する。光子状態測定系に関しても、これまで設計したFPGAを用いたシステムを実現、動作検証を行う。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
次年度使用額が生じた理由は、当初購入予定だった1GHz繰り返しのレーザーシステムを購入しなかったためである。本レーザーを購入しなかったのは、研究室内の同等の性能を持ったレーザーが使用可能になり、それを利活用することにしたためである。
これまでの研究で、光子のシングルモードファイバへのカップリング効率向上が、より高い効率で光子の時間を制御する鍵であることが分かっている。そのため、各光学部品、保持具等を予定していたよりも高性能なものを利用する予定であり、約150万円×3ヶ所＝約450万円を使用する予定である。これは今回生じた、次年度使用額にほぼ相当する。また、翌年度分として請求していた額から、当初の予定通り、92万円のEO変調器・ドライバを購入する。残額については、FPGAを用いた光子測定システムの構築や消耗品の購入、成果発表の旅費等に使用する予定である。
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Research Products
(2 results)
