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ホモダイン検出器を用いた光子干渉に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 17K05072
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 光工学・光量子科学
研究機関電気通信大学

研究代表者

張 贇  電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 准教授 (00508830)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2019年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2018年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2017年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
キーワード光のスクイーズド状態 / ホモダイン検出器 / 単一光子検出器 / 波動関数 / ド・ブロイ波 / コヒーレント状態 / 2光子状態 / 多チャネル単一光子 / 二光子波動関数 / 二光子干渉 / スクイーズド状態 / 応用光学・量子光工学 / 量子エレクトロニクス
研究成果の概要

本研究の成果は以下三つである:一つ目は、従来単一光子検出器を利用して観測した二光子干渉現象をホモダイン検出器で観測することができた。二つ目はホモダイン検出器で測定した二次強度関数値を利用し,推定理論の最小二乗法で二光子の波動関数を構築した。これは、世界初で連続変数量子光学領域における二光子の波動関数を測定になる。三つ目は、異なる量子状態の干渉にはについて、光子数状態の確率振動分布は多光子状態の量子干渉という新しい概念を用いて説明することできた。この成果には未来の量子情報通信および量子計測の発展を支える基盤技術として応用面も期待される。

研究成果の学術的意義や社会的意義

光のスクイーズド状態とコヒーレントを干渉させて、ホモダイン検出器を用いることにより、これまでに単一光子検出器で行われてきた光子干渉を観測するという独創的なもの
である。これは、量子力学の原理にある重ね合わせの状態とも干渉するという光科学における新たな理解と深く関わっているからである。また、3光子干渉に関する研究は光の干渉に関する長年の概念を斬新に拡張するものである。これらの成果には量子情報通信および量子測量の発展を支える基盤技術として期待される。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 4件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 5件)

  • [国際共同研究] 山西大学(中国)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [国際共同研究] 山西大学(中国)

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Measurement of the wavefunction for a biphoton state with homodyne detection using least squares estimation2020

    • 著者名/発表者名
      Yashuai Han; Daohua wu; Katsuyuki Kasai; Lirong Wang; Masayoashi Watanabe; Yun Zhang
    • 雑誌名

      Journal of Optics

      巻: 22 号: 2 ページ: 025202-025202

    • DOI

      10.1088/2040-8986/ab6422

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Controllable electromagnetically induced grating in a cascade-type atomic system2019

    • 著者名/発表者名
      2.Jinpeng Yuan, Chaohua Wu, Yihong Li, Lirong Wang, Yun Zhang, Liantuan Xiao, and Suotang Jia
    • 雑誌名

      Frontiers of Physics

      巻: 14 号: 5 ページ: 52603-52603

    • DOI

      10.1007/s11467-019-0924-1

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Integer and fractional electromagnetically induced Talbot effects in a ladder-type coherent atomic system2019

    • 著者名/発表者名
      Jinpeng Yuan, Chaohua Wu,Yihong Li,Lirong Wang*,Yun Zhang, Liantuan Xiao,and Suotang Jia
    • 雑誌名

      Optics Express

      巻: 27 号: 1 ページ: 92-92

    • DOI

      10.1364/oe.27.000092

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Experimental observation of three-photon interference between a two-photon state and a weak coherent state on a beam splitter2018

    • 著者名/発表者名
      Tingyu Li, Saburo Sakurai KatuyukiKasai, Lirong Wang, Masayoshi Watanabe,
    • 雑誌名

      Optics Express

      巻: 26 号: 16 ページ: 20442-20442

    • DOI

      10.1364/oe.26.020442

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Observation of two-photon interference with continuous variables via homodyne detection2017

    • 著者名/発表者名
      Daohua WU, K. Kasai, M. Watanabe and Y. Zhang
    • 雑誌名

      The Europian Phisical Journal D

      巻: 71 号: 10 ページ: 260-260

    • DOI

      10.1140/epjd/e2017-80379-y

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Observation of three-photon interference with Mach-Zehnder interferometer by injecting a classical weak coherent state and a quantum two-photon state2019

    • 著者名/発表者名
      Lifeng Duan; Masayoshi Watanabe; Yun Zhang
    • 学会等名
      Optics & Photonics Japan 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Interferometric measurement of wavefunction for biphoton state with homodyne detection technique2019

    • 著者名/発表者名
      Yun Zhang; Lirong Wang; Masayoshi Watanabe
    • 学会等名
      Photonics Asia 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Interferometric measurement of a biphoton state with continuous-variables by homodyne detection2019

    • 著者名/発表者名
      Yashuai Han、 Daohua Wu、 Katsuyuki Kasai、 Masayoshi Watanabe、 Yun Zhang
    • 学会等名
      第66回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Multi-photon interference between a two-photon state and a weak coherent2018

    • 著者名/発表者名
      Yun Zhang, Lirong Wang, and Masayoshi Watanabe
    • 学会等名
      The International Photonics and Optoelectronics
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Observation of Two-Photon Interference for Continuous Wave Light with Homodyne Detection2017

    • 著者名/発表者名
      Daohua Wu, Kota Kawamoto, Katsuyuki Kasai, Masayoshi Watanabe and Yun Zhang
    • 学会等名
      The 24th congress of the international commission for Optics
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Experimental demonstration of control quantum interference with amplitude2017

    • 著者名/発表者名
      Yun Zhang, Katsuyuki Kasai, and Masayoshi Watanabe
    • 学会等名
      The 24th congress of the international commission for Optics
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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