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光周波数領域におけるユニバーサル量子操作

研究課題

研究課題/領域番号 15H03704
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 原子・分子・量子エレクトロニクス
研究機関大阪大学

研究代表者

山本 俊  大阪大学, 基礎工学研究科, 准教授 (10403130)

連携研究者 生田 力三  大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 助教 (90626475)
井元 信之  大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 教授 (00313479)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円)
2017年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2016年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円)
2015年度: 8,190千円 (直接経費: 6,300千円、間接経費: 1,890千円)
キーワード量子情報 / 量子エレクトロニクス / 量子光学 / 波長変換 / 量子通信 / 量子コンピューター / 光周波数変換 / 非線形光学 / 量子周波数変換 / 単一光子 / 量子回路 / 量子干渉計 / 多体量子操作
研究成果の概要

本研究では、光周波数を量子状態として扱い、その量子状態を自在に操作することができるユニバーサルな量子操作を目指して研究を行った。光は室温においても十分に量子性を保持できる理想的な物理系である。更に、周波数は最も正確に測れる物理量であるため、稠密な量子情報処理が可能である。基本操作である状態間の遷移は2次の非線形光学効果による和・差周波発生による光周波数変換で行う。通常の光量子情報処理はビームスプリッターを基本として実現される。これと同様の操作を変換効率50%の光周波数変換で行い、周波数領域のビームスプリッターを実現した。これを用いてHong-Ou-Mandel干渉等の干渉操作を実現した。

報告書

(4件)
  • 2017 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (33件)

すべて 2018 2017 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 1件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 6件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (23件) (うち国際学会 14件、 招待講演 2件) 産業財産権 (1件)

  • [国際共同研究] Karlsruhe Institute of Technology(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [国際共同研究] Washington University, St. Louis/Michigan Technological University(米国)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [国際共同研究] University of KwaZulu-Natal(南アフリカ)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [雑誌論文] High-fidelity entanglement swapping and generation of three-qubit GHZ state using asynchronous telecom photon pair sources2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshiaki Tsujimoto, Motoki Tanaka, Nobuo Iwasaki, Rikizo Ikuta, Shigehito Miki, Taro Yamashita, Hirotaka Terai, Takashi Yamamoto, Masato Koashi, Nobuyuki Imoto
    • 雑誌名

      Scientific reports

      巻: 8 号: 1 ページ: 1446-1446

    • DOI

      10.1038/s41598-018-19738-8

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Mach-Zehnder interferometer using frequency-domain beamsplitter2017

    • 著者名/発表者名
      Toshiki Kobayashi, Daisuke Yamazaki, Kenichiro Matsuki, Rikizo Ikuta, Shigehito Miki, Taro Yamashita, Hirotaka Terai, Takashi Yamamoto, Masato Koashi, Nobuyuki Imoto
    • 雑誌名

      Optics Express

      巻: 25 号: 10 ページ: 12052-12060

    • DOI

      10.1364/oe.25.012052

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] High visibility Hong-Ou-Mandel interference via a time-resolved coincidence measurement2017

    • 著者名/発表者名
      Yoshiaki Tsujimoto, Yukihiro Sugiura, Motoki Tanaka, Rikizo Ikuta, Shigehito Miki, Taro Yamashita, Hirotaka Terai, Mikio Fujiwara, Takashi Yamamoto, Masato Koashi, Masahide Sasaki, Nobuyuki Imoto
    • 雑誌名

      Optics Express

      巻: 25 号: 11 ページ: 12069-12080

    • DOI

      10.1364/oe.25.012069

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Frequency domain Hong-Ou-Mandel Interference2016

    • 著者名/発表者名
      Toshiki Kobayashi, Rikizo Ikuta, Shuto Yasui, Shigehito Miki, Taro Yamashita, Hirotaka Terai, Takashi Yamamoto, Masato Koashi and Nobuyuki Imoto
    • 雑誌名

      Nature Photonics

      巻: doi:10.1038/nphoton.2016.74 号: 7 ページ: 441-444

    • DOI

      10.1038/nphoton.2016.74

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Heralded single excitation of atomic ensemble via solid-state-based telecom photon detection2016

    • 著者名/発表者名
      R. Ikuta, T. Kobayashi, K. Matsuki, S. Miki, T. Yamashita, H. Terai, T. Yamamoto, M. Koashi, T. Mukai, N. Imoto
    • 雑誌名

      Optica

      巻: 3 号: 11 ページ: 1279-1284

    • DOI

      10.1364/optica.3.001279

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Distillation of photon entanglement using a plasmonic metamaterial,2015

    • 著者名/発表者名
      Motoki Asano, Muriel Bechu, Mark Tame, Sahin Kaya Ozdemir, Rikizo Ikuta, Durdu O. Guney, Takashi Yamamoto, Lan Yang, Martin Wegener and Nobuyuki Imoto
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 5 号: 1 ページ: 18313-18313

    • DOI

      10.1038/srep18313

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 超伝導検出器を用いた量子情報処理2018

    • 著者名/発表者名
      山本俊
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] モノリシック共振器型PPLN導波路を用いた光周波数コム生成実験2017

    • 著者名/発表者名
      谷亮矢,生田力三,浅野元紀,山本俊,井元信之
    • 学会等名
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 冷却Rb原子集団と通信波長光子間のエンタングルメント実証2017

    • 著者名/発表者名
      川上哲生,小林俊輝,生田力三,三木茂人,山下太郎,寺井弘高,山本俊,小芦雅斗,向井哲哉,井元信之
    • 学会等名
      日本物理学会 2017年秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 冷却Rb原子集団と通信波長光子間のエンタングルメント実証2017

    • 著者名/発表者名
      川上哲生,小林俊輝,生田力三,三木茂人,山下太郎,寺井弘高,山本俊,小芦雅斗,向井哲哉,井元信之
    • 学会等名
      2017年 第78回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 周波数領域マッハツェンダー干渉計を用いた光干渉実験2016

    • 著者名/発表者名
      山﨑大輔,小林俊輝,松木賢一郎,生田力三,山本俊,小芦雅斗,井元信之
    • 学会等名
      第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ(新潟県新潟市)
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Observation of frequency-domain Hong-Ou-Mandel interference2016

    • 著者名/発表者名
      T. Kobayashi, R. Ikuta, S. Yasui, S. Miki, T. Yamashita, H. Terai, T. Yamamoto, M. Koashi, N. Imoto
    • 学会等名
      16th Asian Quantum Information Science Conference
    • 発表場所
      Academia Sinica, Taipei, Taiwan
    • 年月日
      2016-08-29
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Wavelength conversion of non-classical light from rubidium atoms to the telecom band2016

    • 著者名/発表者名
      Rikizo Ikuta, Toshiki Kobayashi, Kenichiro Matsuki, Shigehito Miki, Taro Yamashita, Hirotaka Terai, Takashi Yamamoto, Masato Koashi , Tetsuya Mukai, Nobuyuki Imoto
    • 学会等名
      文科省科研費新学術領域「ハイブリッド量子科学」第3回領域会議
    • 発表場所
      東京理科大学神楽坂キャンパス森戸記念館(東京都新宿区)
    • 年月日
      2016-08-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Wavelength Conversion of non-classical light from rubidium atoms to the telecom band2016

    • 著者名/発表者名
      R. Ikuta, T. Kobayashi, K. Matsuki, S. Miki, T. Yamashita, H. Terai, T. Yamamoto, M. Koashi, T. Mukai, N. Imoto
    • 学会等名
      13th International Conference on Quantum Communication, Measurement, and Computing (QCMC 2016)
    • 発表場所
      National University of Singapore, Singapore
    • 年月日
      2016-07-05
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] High fidelity entanglement swapping via a time-resolved coincidence measurement2016

    • 著者名/発表者名
      Yoshiaki Tsujimoto, Motoki Tanaka, Yukihiro Sugiura, Rikizo Ikuta, Shigehito Miki, Taro Yamashita, Hirotaka Terai, Takashi Yamamoto, Masato Koashi, Nobuyuki Imoto
    • 学会等名
      13th International Conference on Quantum Communication, Measurement, and Computing (QCMC 2016)
    • 発表場所
      National University of Singapore, Singapore
    • 年月日
      2016-07-05
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Experimental demonstration of frequency-domain Hong-Ou-Mandel interference2016

    • 著者名/発表者名
      T. Kobayashi, R. Ikuta, S. Yasui, S. Miki, T. Yamashita, H. Terai, T. Yamamoto, M. Koashi, N. Imoto
    • 学会等名
      13th International Conference on Quantum Communication, Measurement, and Computing (QCMC 2016)
    • 発表場所
      National University of Singapore, Singapore
    • 年月日
      2016-07-04
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Wavelength conversion of non-classical light emitted from rubidium atoms to the telecom band2016

    • 著者名/発表者名
      T. Kobayashi, R. Ikuta, K. Matsuki, S. Miki, T. Yamashita, H. Terai, T. Yamamoto, M. Koashi, T. Mukai, N. Imoto
    • 学会等名
      第34回量子情報技術研究会 (QIT34)
    • 発表場所
      高知工科大学 永国寺キャンパス(高知県高知市)
    • 年月日
      2016-05-31
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Experimental demonstration of robust entanglement distribution over reciprocal channels assisted by a counter-propagating light2016

    • 著者名/発表者名
      R. Ikuta, S. Nozaki, T. Yamamoto, M. Koashi, N. Imoto
    • 学会等名
      第34回量子情報技術研究会 (QIT34)
    • 発表場所
      高知工科大学 永国寺キャンパス(高知県高知市)
    • 年月日
      2016-05-31
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] High fidelity entanglement swapping via a time-resolved coincidence measurement2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Tsujimoto, M. Tanaka, Y. Sugiura, R. Ikuta, S. Miki, T. Yamashita, H. Terai, T. Yamamoto, M. Koashi, N. Imoto
    • 学会等名
      第34回量子情報技術研究会 (QIT34)
    • 発表場所
      高知工科大学 永国寺キャンパス(高知県高知市)
    • 年月日
      2016-05-31
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Cavity-enhanced stimulated Brillouin scattering in a whispering-gallery-mode bottle resonator2015

    • 著者名/発表者名
      M. Asano, Y. Takeuchi, S. K. Ozdemir, R. Ikuta, N. Imoto, L. Yang, T. Yamamoto
    • 学会等名
      The 4th International Workshop on Microcavities and Their Applications (WOMA2015)
    • 発表場所
      Hokkaido University, Hokkaido, Japan.
    • 年月日
      2015-12-01
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Optical vortex emission from a half-bottle microstructure2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Takeuchi, M. Asano, S. Komori, S. K. Ozdemir, R. Ikuta, T. Yamamoto, L. Yang, N. Imoto
    • 学会等名
      The 2nd International Symposium on INTERACTIVE MATERIALS SCIENCE CADET PROGRAM (iSIMSC-2)
    • 発表場所
      Senri Hankyu Hotel, Osaka, Japan.
    • 年月日
      2015-11-18
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Cavity optomechanics in a whispering-gallery-mode bottle resonator2015

    • 著者名/発表者名
      M. Asano, Y. Takeuchi, W. Chen, S. K. Ozdemir, R. Ikuta, N. Imoto, L. Yang, T. Yamamoto
    • 学会等名
      The 2nd International Symposium on INTERACTIVE MATERIALS SCIENCE CADET PROGRAM (iSIMSC-2)
    • 発表場所
      Senri Hankyu Hotel, Osaka, Japan.
    • 年月日
      2015-11-18
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Blind Quantum Computation over a collective-noise quantum channel2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Takeuchi, K. Fujii, R. Ikuta, T. Yamamoto, N. Imoto
    • 学会等名
      Workshop on secure quantum computing 2
    • 発表場所
      University of Tokyo (Hongo Campus), Tokyo, Japan
    • 年月日
      2015-10-05
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Blind Quantum Computation against collective noise2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Takeuchi, K. Fujii, R. Ikuta, T. Yamamoto, N. Imoto
    • 学会等名
      5th International Conference on Quantum Cryptography (QCrypt2015)
    • 発表場所
      Hitotsubashi Hall, Tokyo, Japan
    • 年月日
      2015-09-28
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Security of quantum key distribution with non I.I.D. light sources2015

    • 著者名/発表者名
      Yuichi Nagamatsu, Akihiro Mizutani, Rikizo Ikuta, Takashi Yamamoto, Nobuyuki Imoto, and Kiyoshi Tamaki
    • 学会等名
      5th International Conference on Quantum Cryptography (QCrypt2015)
    • 発表場所
      Hitotsubashi Hall, Tokyo, Japan
    • 年月日
      2015-09-28
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Quantum Operations Based on Waveguide Nonlinear Optical Materials2015

    • 著者名/発表者名
      Takashi Yamamoto
    • 学会等名
      Progress In Electromagnetics Research Symposium PIERS 2015
    • 発表場所
      The Top Hotel, Prague, Czech Republic
    • 年月日
      2015-07-06
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Observation of Hong-Ou-Mandel interference by using a frequency-domain beamsplitter2015

    • 著者名/発表者名
      T. Kobayashi, R. Ikuta, S. Yasui, S. Miki, T. Yamashita, H. Terai, M. Fujiwara, T. Yamamoto, M. Sasaki, Z. Wang, M. Koashi, N. Imoto
    • 学会等名
      CLEO/Europe-EQEC 2015
    • 発表場所
      International Congress Centre (ICM), Munich, Germany
    • 年月日
      2015-06-21
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Controlling the group velocities of light pulses in a fiber-coupled bottle microresonator2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Takeuchi, M. Asano, S. K. Ozdemir, R. Ikuta, T. Yamamoto, L. Yang, N. Imoto
    • 学会等名
      Workshop on Optical Nanofiber Applications: From Quantum to Bio Technologies (ONNA 2015)
    • 発表場所
      OIST Seaside House, Okinawa, Japan.
    • 年月日
      2015-05-25
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Quantum Entanglement Distillation Using an Optical Metamaterial2015

    • 著者名/発表者名
      M. Bechu, M. Asano, M. Tame, S. K. Ozdemir, R. Ikuta, T. Yamamoto, D. O. Guney, L. Yang, M. Wegener, N. Imoto
    • 学会等名
      CLEO:2015
    • 発表場所
      San Jose Convention Center, San Jose, CA, USA
    • 年月日
      2015-05-10
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [産業財産権] 量子演算方法2015

    • 発明者名
      東浩司、向井哲哉、山本俊、生田力三、井元信之
    • 権利者名
      東浩司、向井哲哉、山本俊、生田力三、井元信之
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2015-134149
    • 出願年月日
      2015-07-03
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2022-08-26  

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