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2016 Fiscal Year Annual Research Report

Deterministic wavelength conversion of multiple photons and its application to quantum computation

Research Project

Project/Area Number 26706021
Research InstitutionNTT Basic Research Laboratories

Principal Investigator

松田 信幸  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, 研究主任 (10587695)

Project Period (FY) 2014-04-01 – 2017-03-31
Keywords量子光学 / 非線形光学 / 量子情報 / 光ファイバ
Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、単一光子波束の周波数スペクトルを無損失かつ決定論的に変換する手法の構築である。これまで、非線形ファイバ(フォトニック結晶ファイバ)中の群速度整合下における相互位相変調を用い、無損失かつノイズの少ない単一光子波長変換技術を構築することに成功している。
当年度においては、さらなる波長変換量および制御技術の向上をめざし、「時間光全反射(空間的な屈折率境界において生じる光全反射の時間領域におけるアナロジー)」という新規物理現象の実験的観測に向けた取り組みを行った。時間全反射面においては光の波数が保存され周波数は変化することが知られており、この周波数変化を単一光子波長変換に適用することができる。
まずは、本研究テーマでこれまで用いてきた相互位相変調によって時間全反射が実現可能かどうかについて理論検討を行った。時間軸上の屈折率境界は、制御光が誘起するファイバの屈折率変化によって実現する。手持ちのフォトニック結晶ファイバの各種パラメータをもとに、光パルスの非線形伝搬シミュレーションを行った結果、実現可能な実験条件のもとに光全反射の観測が可能であることを初めて示すことができた。
さらに実験を行い、部分的な光反射により、伝令付単一光子の波長変換量をこれまでの約2倍に向上することに成功した。この際、従来より長尺なファイバが必要であったため、ファイバ中での信号光偏波回転や制御光自身の波形ひずみが問題となった。そこで、これらの現象を観測するための測定装置を研究費で購入した。今後は、より最適化された動的屈折率界面を作成するための変調用パルス波形整形、導波路媒質の最適化などを行い、時間全反射の実験的観測につなげる。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Causes of Carryover

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Expenditure Plan for Carryover Budget

28年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (5 results)

All 2017 2016 Other

All Presentation (4 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 2 results) Remarks (1 results)

  • [Presentation] 時間領域における光全反射の観測に向けて2017

    • Author(s)
      松田信幸
    • Organizer
      日本物理学会第72回年次大会
    • Place of Presentation
      大阪大学(大阪府豊中市)
    • Year and Date
      2017-03-18 – 2017-03-18
  • [Presentation] Spectral and spatial manipulation of single photons2017

    • Author(s)
      Nobuyuki Matsuda
    • Organizer
      JSAP Workshop on Quantum Information and Related Fields
    • Place of Presentation
      国立情報学研究所(東京都千代田区)
    • Year and Date
      2017-03-03 – 2017-03-03
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Spectral and spatial manipulation of single photons in optical waveguides2016

    • Author(s)
      Nobuyuki Matsuda
    • Organizer
      UK-Japan Quantum Communication Workshop series III
    • Place of Presentation
      駐日英国大使館(東京都千代田区)
    • Year and Date
      2016-10-13 – 2016-10-13
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Controlling two-photon frequency entanglement using cross-Kerr effect2016

    • Author(s)
      Nobuyuki Matsuda
    • Organizer
      International Conference on Quantum Communication, Measurement and Computing (QCMC) 2016
    • Place of Presentation
      National University of Singapore, Singapore
    • Year and Date
      2016-07-04 – 2016-07-08
    • Int'l Joint Research
  • [Remarks] 研究代表者のwebページ

    • URL

      http://www.brl.ntt.co.jp/people/nmatsuda/

URL: 

Published: 2018-01-16  

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