時間領域多重量子テレポーテーションの研究

• 研究課題/領域番号: 17H01150
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 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: 東京大学
• 研究代表者: 古澤 明 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (90332569)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 中途終了 (2018年度)
• 配分額: 45,110千円 (直接経費: 34,700千円、間接経費: 10,410千円); 2018年度: 13,000千円 (直接経費: 10,000千円、間接経費: 3,000千円); 2017年度: 19,110千円 (直接経費: 14,700千円、間接経費: 4,410千円)
• キーワード: 量子エレクトロニクス / 量子コンピュータ

研究実績の概要

H29.4～H30.3時間領域多重量子テレポーテーションの為には扱う時間波束幅を小さくすればするほど、実験系を小型化することができ安定化が容易になるうえ、将来これを用いて量子コンピューターをつくるとき、演算のクロック周波数を上げることができる。現在のコンピューターのクロック周波数は数GHzであるため、将来の量子コンピュータの目標としてはそれを上回る帯域が期待されている。光を情報のキャリアとして用いた場合、その周波数は100THzを越えることから、原理的には10THzのクロック周波数を持つ光量子コンピューターが可能となっている。ただし、現状では量子テレポーテーション装置の帯域は10MHz程度であるため、本研究では平成29度は量子テレポーテーション装置を100MHzに広帯域化するための要素技術開発を行った。これは時間波束幅として通常100ナノ秒であったものを10ナノ秒に縮めることに相当する。

これを可能にするためには量子テレポーテーションに必要な量子もつれの帯域幅を100MHzに広げ、量子テレポーテーションに必要なホモダイン測定、およびその測定結果に基づき量子もつれの片側を操作するフィードフォワードの帯域も100MHzにする必要がある。これらを目指しH29年度には、100MHzの帯域で動作する光パラメトリック発振器の開発、100MHzの帯域で動作するホモダイン検出器の開発、100MHzの帯域で安定して動作するフィードフォワード系の構築を行いそれらに成功した。

H30年度はこれらをさらに高性能化することに成功した。

現在までの達成度 (段落)

30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

30年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] 500 MHz resonant photodetector for high-quantum-efficiency, low-noise homodyne measurement (2018)
  • 著者名/発表者名: T. Serikawa and A. Furusawa
  • 雑誌名: Review of Scientific Instruments 巻: 89 号: 6 ページ: 063120-063120
  • DOI: 10.1063/1.5029859
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] General implementation of arbitrary nonlinear quadrature phase gates (2018)
  • 著者名/発表者名: P. Marek, R. Filip, H. Ogawa, A. Sakaguchi, S. Takeda, J. Yoshikawa, and A. Furusawa
  • 雑誌名: Physical Review A 巻: 97 号: 2 ページ: 022329-022329
  • DOI: 10.1103/physreva.97.022329
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Universal quantum computation with temporal-mode bilayer square lattice (2018)
  • 著者名/発表者名: R. N. Alexander, S. Yokoyama, A. Furusawa, and N. C. Menicucci
  • 雑誌名: Physical Review A 巻: 97 号: 3
  • DOI: 10.1103/physreva.97.032302
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Direct observation of phase sensitive Hong-Ou-Mandel interference (2017)
  • 著者名/発表者名: P. Marek, P. Zapletal, R. Filip, Y. Hashimoto, T. Toyama, J. Yoshikawa, K. Makino, and A. Furusawa
  • 雑誌名: Physical Review A 巻: 96 号: 3
  • DOI: 10.1103/physreva.96.033830
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Perspective on hybrid quantum information processing: A way for large-scale quantum information processing (2017)
  • 著者名/発表者名: A. Furusawa
  • 雑誌名: Journal of Optics 巻: 19 号: 7 ページ: 070401-070401
  • DOI: 10.1088/2040-8986/aa72fc
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Universal quantum computing with measurement-induced continuous-variable gate sequence in a loop-based architecture (2017)
  • 著者名/発表者名: S. Takeda and A. Furusawa
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 119 号: 12
  • DOI: 10.1103/physrevlett.119.120504
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Purification of photon subtraction from continuous squeezed light by filtering (2017)
  • 著者名/発表者名: J. Yoshikawa, W. Asavanant, and A. Furusawa
  • 雑誌名: Physical Review A 巻: 96 号: 5
  • DOI: 10.1103/physreva.96.052304
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Generation of highly pure Schroedinger's cat states and real-time quadrature measurements via optical filtering (2017)
  • 著者名/発表者名: W. Asavanant, K. Nakashima, Y. Shiozawa, J. Yoshikawa, A. Furusawa
  • 雑誌名: Optics Express 巻: 25 号: 26 ページ: 32227-32242
  • DOI: 10.1364/oe.25.032227
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Time-domain multiplexed measurement-based quantum computing for large-scale optical quantum computing I (2018)
  • 著者名/発表者名: A. Furusawa
  • 学会等名: NCTS Workshop on Quantum Optics and Quantum Measurement, Taiwan
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Time-domain multiplexed measurement-based quantum computing for large-scale optical quantum computing II (2018)
  • 著者名/発表者名: A. Furusawa
  • 学会等名: NCTS Workshop on Quantum Optics and Quantum Measurement, Taiwan
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 小型共振器を用いた広帯域スクイーズド光の生成 (2018)
  • 著者名/発表者名: 岡田将典、高瀬寛、塚田知樹、武田俊太郎、吉川純一、古澤明
  • 学会等名: 第10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－グルーバルリーダーを育む光科学―
• [学会発表] 大規模な光量子コンピュータをいかに実現するか (2018)
  • 著者名/発表者名: 武田俊太郎、古澤明
  • 学会等名: 第65回応用物理学会春季学術講演会
  • 招待講演
• [学会発表] 導波路素子上での量子エンタングルメントスワッピング (2018)
  • 著者名/発表者名: 髙梨直人、芹川昂寛、猪ノ口渉、坂巻陽平、阪本隼志、笠原亮一、橋本俊和、古澤明
  • 学会等名: 日本物理学会 第73回年次大会
• [学会発表] 三次位相ゲートの研究II (2018)
  • 著者名/発表者名: 小林将也、小川尚史、阪口淳史、武田俊太郎、吉川純一、古澤明
  • 学会等名: 日本物理学会 第73回年次大会
• [学会発表] 2台の全光学式量子メモリ間の量子エンタングルメントの生成と保存の研究I (2018)
  • 著者名/発表者名: 岡本史也、橋本洋輔、 吉川純一、 榊原怜威、 古澤明
  • 学会等名: 日本物理学会 第73回年次大会
• [学会発表] Hybrid quantum information processing: A way for large-scale optical quantum information processing (2017)
  • 著者名/発表者名: A. Furusawa
  • 学会等名: Bristol Quantum Information Technologies Workshop 2017, Bristol, UK
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Generation of highly pure Schroedinger’s cat state with exponentially-rising wave packet and real-time quadrature measurement (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Shiozawa, W. Asavanant, K. Nakashima, J. Yoshikawa and A. Furusawa
  • 学会等名: Photon Beyond Qubits workshop, Olomouc, Czech
  • 国際学会
• [学会発表] Hybrid Quantum Information Processing; A Way for Large-scale Optical Quantum Information Processing (2017)
  • 著者名/発表者名: A. Furusawa
  • 学会等名: Quantum Information Science meeting, Banff, Canada
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Hybrid Quantum Information Processing; A Way for Large-scale Optical Quantum Information Processing (2017)
  • 著者名/発表者名: A. Furusawa
  • 学会等名: CLEO/Europe-EQEC 2017, Munich, Germany
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] All-Optical Storage of a Qubit Encoded in an Oscillator (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Hashimoto, T. Toyama, J. Yoshikawa, K. Makino, P. van Loock, A. Furusawa
  • 学会等名: CLEO/Europe-EQEC 2017, Munich, Germany
  • 国際学会
• [学会発表] Quantum teleportation of an optical qutrit (2017)
  • 著者名/発表者名: Masanori Okada, Kan Takase, Maria Fuwa, Shuntaro Takeda, Jun-ichi Yoshikawa, Peter van Loock, Akira Furusawa
  • 学会等名: CLEO/Europe-EQEC 2017, Munich, Germany
  • 国際学会
• [学会発表] Hybrid Quantum Information Processing; A Way for Large-scale Optical Quantum Information Processing (2017)
  • 著者名/発表者名: A. Furusawa
  • 学会等名: 24th Central European Workshop on Quantum Optics, Copenhagen, Denmark
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Theoretical study of photon subtraction improved by filtering (2017)
  • 著者名/発表者名: J. Yoshikawa, W. Asavanant and A. Furusawa
  • 学会等名: 24th Central European Workshop on Quantum Optics, 93, Copenhagen, Denmark
  • 国際学会
• [学会発表] Generation of Highly Pure Schroedinger's Cat States with Exponentially Rising Wave Packet and Real-Time Quadrature measurement (2017)
  • 著者名/発表者名: W. Asavanant, K. Nakashima, Y. Shiozawa, J. Yoshikawa and A. Furusawa
  • 学会等名: 24th Central European Workshop on Quantum Optics, 44, Copenhagen, Denmark
  • 国際学会
• [学会発表] Continuous-variable quantum teleportation on a photonic chip (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Serikawa, N. Takanashi, Y.Sakamaki, K. Takata, T. Hashimoto, D. H. Mahler, J. L. O'Brien, J. Yoshikawa and A. Furusawa
  • 学会等名: 24th Central European Workshop on Quantum Optics, 97, Copenhagen, Denmark
  • 国際学会
• [学会発表] Optical hybrid quantum teleportation and its applications (2017)
  • 著者名/発表者名: M. Okada, S. Takeda, and A. Furusawa
  • 学会等名: SPIE Optical Engineering + Applications, Quantum Communications and Quantum Imaging XV, OP17O-OP413-3, San Diego, USA
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Hybrid quantum information processing: A way for large-scale optical quantum information processing (2017)
  • 著者名/発表者名: A. Furusawa
  • 学会等名: JST-Leibniz joint workshop, Leibniz Institute of Polymer Research Dresden (IPF), Dresden, Germany
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Demonstration of Real-Time Quantum Non-Demolition Interaction (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Shiozawa, S. Yokoyama, T. Kaji, R. Nakamura, W. Asavanant, K. Makino, T. Serikawa, S. Suzuki, J. Yoshikawa, A. Furusawa
  • 学会等名: Frontiers in Optics/Laser Science Conference (FiO/LS), Washington, USA
  • 国際学会
• [学会発表] Hybrid quantum information processing: A way for large-scale optical quantum information processing (2017)
  • 著者名/発表者名: A. Furusawa
  • 学会等名: ENS-UT workshop, Hongo, Tokyo
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Optical hybrid quantum teleportation and its application to large-scale quantum computing (2017)
  • 著者名/発表者名: S. Takeda, and A. Furusawa
  • 学会等名: XV International Conference on Quantum Optics and Quantum Information (ICQOQI'2017), We22A(C)-3, Minsk, Belarus
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] ハイブリッド量子テレポーテーションによる大規模光量子コンピューター (2017)
  • 著者名/発表者名: 古澤明
  • 学会等名: 強光子場科学研究懇談会
• [学会発表] 干渉計型重力波検出器と光学機械相互作用 (2017)
  • 著者名/発表者名: 榎本雄太郎、長野晃士、道村唯太、安東正樹、古澤明、川村静児
  • 学会等名: 日本物理学会第７２回秋季大会
• [学会発表] 多入出力量子計算のための時間領域2次元拡張EPR状態の生成理論 (2017)
  • 著者名/発表者名: アサバナント ワリット、塩沢優、横山翔竜、R. N. Alexander、吉川純一、米澤英宏、N. C. Menicucci、古澤明
  • 学会等名: 日本物理学会第７２回秋季大会
• [学会発表] シュレーディンガーの猫状態生成におけるフィルタ挿入に関する研究 (2017)
  • 著者名/発表者名: 吉川純一、アサバナント ワリット、古澤明
  • 学会等名: 日本物理学会第72回秋季大会
• [学会発表] リング型光パラメトリック発振器による広帯域スクイーズド光生成 Ⅲ (2017)
  • 著者名/発表者名: 高瀬寛、岡田将典、塚田知樹、芹川昂寛、武田俊太郎、吉川純一、古澤明
  • 学会等名: 日本物理学会第72回秋季大会
• [学会発表] 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 IV (2017)
  • 著者名/発表者名: 橋本洋輔、岡本史也、吉川純一、古澤明
  • 学会等名: 日本物理学会第72回秋季大会
• [学会発表] 三次位相ゲートの研究 (2017)
  • 著者名/発表者名: 小林将也、小川尚史、阪口淳史、武田俊太郎、吉川純一、古澤明
  • 学会等名: 日本物理学会第72回秋季大会
• [学会発表] 光サイドバンドモードにおけるシュレディンガーの猫状態生成I (2017)
  • 著者名/発表者名: 芹川昂寛、吉川純一、古澤明
  • 学会等名: 日本物理学会第72回秋季大会
• [学会発表] Hybrid quantum information processing: A way for large-scale optical quantum information processing (2017)
  • 著者名/発表者名: A. Furusawa
  • 学会等名: 第37回量子情報技術研究会(QIT37)
• [備考] 研究室ホームページ
  • URL: http://www.alice.t.u-tokyo.ac.jp/