2016 Fiscal Year Annual Research Report
Research on an on-chip hybrid quantum system with photons and atoms
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26286068
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| Research Institution | NTT Basic Research Laboratories |
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Principal Investigator |
向井 哲哉 日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, 量子光物性研究部, 主任研究員 (70393775)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山本 俊 大阪大学, 基礎工学研究科, 准教授 (10403130)
生田 力三 大阪大学, 基礎工学研究科, 助教 (90626475)
稲葉 謙介 日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, 量子光物性研究部, 主任研究員 (10564990)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 量子メモリ / 量子通信 / 冷却原子 / アトムチップ / 量子メモリの暗号化 / 量子位相の変調 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度までに、チップ上に生成したルビジウム・ボース凝縮体をD1線を用いる２光子誘導ラマン遷移によってラビ振動させることに成功していたが、本年度はこの系をより安定化させた上でラムゼイ干渉計を構成し、長いコヒーレンス時間を実現することに成功した。更に、この系を用いて量子メモリの秘匿安全性を向上させる実験に成功した。
具体的には量子ビットとして用いる基底状態と励起状態とのエネルギー差が２次のゼーマンシフトまで一致するマジック磁場をポテンシャルの極小値とする磁場トラップに変更したこと、並びに、トラップ中のボース凝縮体原子数を減らすことで原子間衝突によるデコヒーレンスの低減を行った上で光トラップを重畳することにより、ラムゼイ振動の振幅が1/eに減衰する時間を約0.5秒にまで延伸させた。また、D1線によるラムゼイ干渉計とマイクロ波＋ラジオ波によるラムゼイ干渉計を１つの原子集団に重ねた場合、D1線とマイクロ波が互いにランダムな位相となっていることを利用して量子位相にπラジアンのランダムな位相変調を加える暗号化とその復号化のスキームを考案した。これを上記のチップ上のボース凝縮体を用いて実証することに成功した。（特許出願済み・論文投稿中）
光共振器により原子と光とを強く結合させる試みは、社内の他のグループに依頼していたSiNフォトニック結晶の作製が進まず、TiO2フォトニック結晶を用いる方法も検討したが、具体的な測定を行うまでには至らなかった。
論文報告に関しては、昨年度までに大阪大学で行った冷却ルビジウム原子を量子メモリとして利用する遠隔地間での量子相関の計測実験に関する報告が学術誌オプティカに掲載された。また、本科研費研究の初年度に外国の大学に異動したTim氏との共同研究により、冷却原子集団を量子ビットとする量子演算スキームに関する報告が学術誌フィジカルレビューＡに掲載された。
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| Research Progress Status |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Causes of Carryover |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Presentation] Wavelength conversion of non-classical light from rubidium atoms to the telecom band2016
Author(s)
Rikizo Ikuta, Toshiki Kobayashi, Kenichiro Matsuki, Shigehito Miki, Taro Yamashita, Hirotaka Terai, Takashi Yamamoto, Masato Koashi, Tetsuya Mukai, and Nobuyuki Imoto
Organizer
International Conference on Quantum Communication, Measurement and Computing (QCMC)
Place of Presentation
Singapore
Year and Date
2016-07-04 – 2016-07-08
Int'l Joint Research
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