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単一量子テレポーテーション素子を用いたスケーラブルなハイブリッド型多段階量子操作

研究課題

研究課題/領域番号 14J10522
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 原子・分子・量子エレクトロニクス
研究機関東京大学

研究代表者

不破 麻里亜  東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2014-04-25 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
2,800千円 (直接経費: 2,800千円)
2016年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2015年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2014年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワード量子情報 / 量子光学 / 量子テレポーテーション / 量子トリット / 量子エラーコレクション / 量子制御 / コヒーレント結合 / 高出力ファイバーアンプレーザー / ハイブリッド量子テレポーテーション / 単一光子
研究実績の概要

ハイブリッド技術の実用化に向け,量子エラー訂正研究への第一歩を踏み出した。具体的には、光を用いた量子情報処理の最大の弱点である光子ロスを克服する第一歩として、2光子の重ね合わせ状態(時間2モード量子トリット)の生成と量子テレポーテーションを平成27年に行った。この成果を平成28年に博士論文としてまとめた。今後は,再現性を確認したのちに、国際誌の論文と国際学会にて発表したい。
平成28年10月から平成29年3月までドイツ、エアランゲンにある光科学のためのマックスプランク研究所(Max-Planck-Institut fuer die Physik des Lichts, MPL)を訪問した。ここでは、上記の研究テーマで用いた連続量量子情報技術を高出力光ファイバーレーザーという産業応用へとつなげる架け橋の一つとなりうる研究に携わる機会を得た。kWオーダーの出力を可能とする高出力光ファイバーレーザーは、そのレーザーカッターによるレーザー加工などの産業応用や、高出力レーザーを用いて物質の内部構造を探求する学術的な応用から注目を浴びている。このように高出力レーザーの需要が増す時代背景はある一方で、その出力パワーは頭打ちに差し掛かっている。その原因として、(i)ブリルアン散乱によるファイバー内部の反射、(ii)コヒーレント結合における位相ロックの不完全性とがある。いずれも量子力学的な効果である。このような量子光学的な問題は、連続量量子情報処理や重力は干渉計で用いられている技術を適応することで解決出来る事が期待される。このような、高出力レーザーの量子力学的な効果に焦点を当てた研究は、世界で初めての試みである。この中で、申請者は、とりわけ(ii)の課題を担当した。平成28年11月末から実験準備を始め、同年の12月に光学系の立ち上げを完了した。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2015 2014 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 1件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] 光科学のためのマックスプランク研究所(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] Analog of the Clauser-Horne-Shimony-Holt inequality for steering2015

    • 著者名/発表者名
      E. G. Cavalcanti, C. J. Foster, M. Fuwa, and H. M. Wiseman
    • 雑誌名

      Journal of the Optical Society of America B

      巻: 32 号: 4 ページ: A74-A74

    • DOI

      10.1364/josab.32.000a74

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Experimental proof of nonlocal wavefunction collapse for a single particle using homodyne measurements2015

    • 著者名/発表者名
      M. Fuwa, S. Takeda, M. Zwierz, H. M. Wiseman, and A. Furusawa
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 6 号: 1 ページ: 6665-6670

    • DOI

      10.1038/ncomms7665

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Entanglement swapping between discrete and continuous variables2015

    • 著者名/発表者名
      S. Takeda, M. Fuwa, P. van Loock and A. Furusawa
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Lett.

      巻: 114

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Noiseless conditional teleportation of a single photon2014

    • 著者名/発表者名
      M. Fuwa, S. Toba, S. Takeda, P. Marek, L. Mista Jr., R. Filip, P. van Loock, J. Yoshikawa, and A. Furusawa
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Lett.

      巻: 113 号: 22

    • DOI

      10.1103/physrevlett.113.223602

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] General Biphoton Time-bin Qutrit Generation and Complete Characterization for Hybrid Quantum Information Processing2015

    • 著者名/発表者名
      M. Fuwa, T. Tohyama, S. De Leseleuc, J.-i. Yoshikawa, S. Takeda, P. van Loock, and A. Furusawa
    • 学会等名
      CLEO /Europe-EQEC 2015
    • 発表場所
      Munich, Germany
    • 年月日
      2015-06-24
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 光の粒子性と波動性を統合するハイブリッド量子情報処理(招待講演)2015

    • 著者名/発表者名
      不破麻里亜
    • 学会等名
      第7回基礎物理学セミナー
    • 発表場所
      箱根太陽山荘(神奈川県,箱根町)
    • 年月日
      2015-03-15
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Nonlocal wavefunction collapse for a single particle using homodyne measurement without post-selection2014

    • 著者名/発表者名
      M. Fuwa, S. Takeda, M. Zwierz, H. Wiseman, and A. Furusawa
    • 学会等名
      Frontiers in Optics (FiO) /Laser Science (LS) 2014
    • 発表場所
      Tucson, USA
    • 年月日
      2014-10-22
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Vacuum suppression in gain-tuned continuous-variable quantum teleportation of a single photon by conditioning on sender2014

    • 著者名/発表者名
      M. Fuwa, S. Toba, S. Takeda, P. Marek, L. Mista, Jr., R.Filip, P. van Loock, and A. Furusawa
    • 学会等名
      Frontiers in Optics (FiO) /Laser Science (LS) 2014
    • 発表場所
      Tucson, USA
    • 年月日
      2014-10-21
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 単一光子の非局所性の検証2014

    • 著者名/発表者名
      不破麻里亜、武田俊太郎、M. Zwierz、H. Wiseman、古澤明
    • 学会等名
      公開シンポジウム「ナノ量子情報エレクトロニクスの新展開」
    • 発表場所
      東京大学伊藤国際研究センター(本郷)
    • 年月日
      2014-05-19 – 2014-05-20
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [備考] 物理学の100年論争に決着-量子の非局所性を厳密に検証

    • URL

      http://www.t.u-tokyo.ac.jp/epage/release/2015/20150401003.html

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

URL: 

公開日: 2015-01-22   更新日: 2024-03-26  

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