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光のノイズフリーな高周波サイドバンド帯における連続量量子情報処理

研究課題

研究課題/領域番号 18K14143
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分30020:光工学および光量子科学関連
研究機関東京大学

研究代表者

武田 俊太郎  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (80737304)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2019年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2018年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
キーワード量子光学 / 量子情報 / 連続量量子情報処理 / スクイーズド光 / 量子論理ゲート / シュレディンガーの猫状態 / 光子引き去り / サイドバンド / 量子トモグラフィー / 量子エレクトロニクス
研究成果の概要

光の量子力学的な性質を利用すると、特定の計算を現代のコンピュータよりも高速に実行できる量子コンピュータや、現代の通信技術の限界を超える大容量通信が実現できる。光の振幅や位相などの連続的な値を用いた量子情報処理では、これまで技術的制約からレーザーのノイズの乗りやすい周波数で行われていたため、情報処理精度が制限されてきた。本研究では、高周波サイドバンド帯と呼ばれるノイズのない周波数に光の量子的な状態を生成・操作・検出するための基本的な技術開発に成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

従来、光の連続的な値を用いた量子情報処理は、ノイズの影響を受けやすく、何ステップも情報を処理するとノイズが蓄積するため、大規模な情報処理は困難であった。本研究成果では、ノイズの影響を受けにくい環境下で情報処理を行う基本技術が確立され、これによって従来よりも高精度な量子情報処理の実現可能性が開かれた。将来的には、より大規模な量子情報処理が展開できるようになり、量子コンピュータや大容量通信といった光量子情報処理の実用化へとつながる。

報告書

(3件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (3件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (1件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Toward large-scale fault-tolerant universal photonic quantum computing2019

    • 著者名/発表者名
      Takeda S.、Furusawa A.
    • 雑誌名

      APL Photonics

      巻: 4 号: 6 ページ: 060902-060902

    • DOI

      10.1063/1.5100160

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Generation of a Cat State in an Optical Sideband2018

    • 著者名/発表者名
      Serikawa Takahiro、Yoshikawa Jun-ichi、Takeda Shuntaro、Yonezawa Hidehiro、Ralph Timothy C.、Huntington Elanor H.、Furusawa Akira
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 121 号: 14 ページ: 143602-143602

    • DOI

      10.1103/physrevlett.121.143602

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Toward practical photonic quantum computing2019

    • 著者名/発表者名
      Shuntaro Takeda
    • 学会等名
      4th International Symposium on Research and Education of Computational Science
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2021-02-19  

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