• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to project page

2015 Fiscal Year Research-status Report

タイミング制御された伝令付き単一光子による二光子干渉の研究

Research Project

Project/Area Number 26800211
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

吉川 純一  東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (60589943)

Project Period (FY) 2014-04-01 – 2017-03-31
Keywords量子光学
Outline of Annual Research Achievements

光子検出を利用した伝令の手法により、単一光子状態は高純度に生成可能である。しかし、この手法は量子力学的な重ね合わせ状態からの測定による射影を利用しているため、その生成タイミングは本質的にランダムとなる。そのため、生成した単一光子状態を高純度のまま保存する量子メモリーが応用上重要となる。我々の先行研究において、連結共振器のスイッチングを利用して量子メモリーが実現でき、それを用いると単一光子状態を高純度のまま保存し、タイミングを制御して放出できることが示されている。この手法を用いて、生成タイミングが一般には異なる二つの単一光子を同期して放出し、干渉させることが本研究の目的である。量子メモリーによる光子の同期および干渉は、光子を利用した量子情報処理や量子中継などの基礎となり得る基本技術である。初年度で二光子干渉のファーストデータを取るところまで研究を進めることができた。今年度はその再現性を確かめつつ、実験パラメータを変えてその依存性を確認した。特に、量子メモリーでの最大保存時間は重要なパラメータである。量子メモリー内での光学的ロスはゼロではないため、保持時間中は保持された量子状態の純度が少しずつ劣化していく。量子状態に必要な純度から、可能な最大保持時間が求まることになる。量子状態を表すウィグナー関数に負領域が存在することが、高い量子性を保持していることの重要な証拠であることから、それを条件に二光子の同期のための最大保持時間を実験的に求めた結果、1マイクロ秒程度の保持が可能であることが分かった。以上の結果を学術論文としてまとめた。また、実験を次のステップに進めるために、量子メモリーに位相プローブを組み込むことが重要であると考えているため、現在はそのための準備として基礎技術の開発を行っている。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

二光子干渉実験の必要データを取り切り、学術論文を仕上げる段階にあるので、予想以上の進展であると言える。

Strategy for Future Research Activity

今後はより発展的な研究を続ける。現在、連結共振器型量子メモリーに光の位相をプローブする仕組みを組み込むために試行錯誤中である。これを実現することができれば、位相敏感な重ね合わせ状態や量子エンタングルメントも保存可能になるため、応用の幅が広がる。

  • Research Products

    (8 results)

All 2016 2015 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 2 results) Book (1 results)

  • [Int'l Joint Research] Johannes Gutenberg University of Mainz(Germany)

    • Country Name
      Germany
    • Counterpart Institution
      Johannes Gutenberg University of Mainz
  • [Presentation] 連結共振器による光子数重ね合わせ状態の保存と取り出しの研究I2016

    • Author(s)
      橋本洋輔、遠山健、牧野兼三、吉川純一、古澤明
    • Organizer
      日本物理学会第71回年次大会
    • Place of Presentation
      東北学院大学(泉キャンパス),宮城県仙台市
    • Year and Date
      2016-03-19
  • [Presentation] Heralded optical quantum states and their storage in optical cavities2016

    • Author(s)
      Jun-ichi Yoshikawa, Kenzo Makino, Yosuke Hashimoto, Hisashi Ogawa, Kazunori Miyata, Akira Furusawa
    • Organizer
      Energy Materials Nanotechnology EMN Spring Meeting 2016
    • Place of Presentation
      Taipei, Taiwan
    • Year and Date
      2016-03-10
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 光を用いた量子コンピュータの実現に向けて2016

    • Author(s)
      古澤明,吉川純一,牧野兼三,橋本洋輔,遠山健
    • Organizer
      第8回文部科学省「最先端の光の創成を目指したネットワーク研究拠点プログラム」シンポジウム
    • Place of Presentation
      大阪大学銀杏会館(吹田キャンパス),大阪府吹田市
    • Year and Date
      2016-01-28
  • [Presentation] Continuous-variable quantum optical experiments with conditional non-Gaussian states2015

    • Author(s)
      Jun-ichi Yoshikawa
    • Organizer
      The 10th Principles and Applications of Control in Quantum Systems (PRACQSYS) Workshop 2015
    • Place of Presentation
      Sydney, Australia
    • Year and Date
      2015-07-23
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Synchronization of single photons and optical Homodyne Tomography2015

    • Author(s)
      K. Makino, Y. Hashimoto, J. Yoshikawa, H. Ohdan, P. van Loock, and A. Furusawa
    • Organizer
      CLEO/Europe 2015
    • Place of Presentation
      Munich, Germany
    • Year and Date
      2015-06-21
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Heralded optical quantum states and their storage in optical cavities2015

    • Author(s)
      J. Yoshikawa
    • Organizer
      Workshop for Quantum Repeaters
    • Place of Presentation
      California, USA
    • Year and Date
      2015-05-16
    • Int'l Joint Research
  • [Book] "On-demand release of a heralded quantum state from concatenated optical cavities", Chapter 8 in "Engineering the atom-photon interaction"2015

    • Author(s)
      Jun-ichi Yoshikawa, Kenzo Makino, and Akira Furusawa
    • Total Pages
      24
    • Publisher
      Springer

URL: 

Published: 2017-01-06  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi