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群速度エンジニアリングによる、時空間単一モード光子源の実現と応用

研究課題

研究課題/領域番号 20244062
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
研究機関北海道大学

研究代表者

竹内 繁樹  北海道大学, 電子科学研究所, 教授 (80321959)

研究分担者 栗村 直  独立行政法人物質・材料研究機構, 光科学センター, 主任研究員 (10287964)
連携研究者 岡本 亮  北海道大学, 電子科学研究所, 助教 (10435951)
研究期間 (年度) 2008 – 2010
研究課題ステータス 完了 (2010年度)
配分額 *注記
49,010千円 (直接経費: 37,700千円、間接経費: 11,310千円)
2010年度: 13,260千円 (直接経費: 10,200千円、間接経費: 3,060千円)
2009年度: 13,520千円 (直接経費: 10,400千円、間接経費: 3,120千円)
2008年度: 22,230千円 (直接経費: 17,100千円、間接経費: 5,130千円)
キーワード量子情報 / 単一光子 / 量子光学 / 非線形光学 / 疑似位相整合
研究概要

本研究では、独立した光子源間で良質な量子干渉をもつ単一光子源の実現と、光量子回路への応用を目指した。その結果、95.8%と世界最高レベルの2光子干渉性を実現した。また、入力された2光子の特定の偏光相関成分を抜き出す「量子もつれフィルター」、および2001年にKnillらの提案した線形光学量子計算の基本となる、「制御ノット光量子回路」の実現に成功した。また、擬似位相整合結晶における群速度分散の制御を目ざし、デバイスの作成ならびに評価を行った。

報告書

(4件)
  • 2010 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2009 実績報告書
  • 2008 実績報告書
  • 研究成果

    (54件)

すべて 2011 2010 2009 2008 その他

すべて 雑誌論文 (14件) (うち査読あり 14件) 学会発表 (24件) 図書 (7件) 備考 (7件) 産業財産権 (2件)

  • [雑誌論文] Realization of a photonic quantum circuit combining effective optical nonlinearities into a Knill-Laflamme-Milburn C-NOT gate2011

    • 著者名/発表者名
      R. Okamoto, J.L. O'Brien, H.F. Hofmann, S. Takeuchi
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences (in press)

    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Phase shift spectra of a fiber-microsphere system at the single photon level2011

    • 著者名/発表者名
      A.Tanaka, T.Asai, K.Toubaru, H.Takashima, M.Fujiwara, R.Okamoto, S.Takeuchi
    • 雑誌名

      OPTICS EXPRESS

      巻: Vol.19 ページ: 2257-2265

    • NAID

      120002834787

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quantum lithography under imperfect conditions : effects of loss and dephasing on two-photon interference fringes2011

    • 著者名/発表者名
      H.Fujiwara, Y.Kawabe, R.Okamoto, S.Takeuchi, K.Sasaki
    • 雑誌名

      Journal of the Optical Society of America B

      巻: Vol.28 ページ: 422-431

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 分極反転による波長変換デバイス2010

    • 著者名/発表者名
      栗村直
    • 雑誌名

      光アライアンス 21(6)

      ページ: 6-9

    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Analysis of experimental error sources in a linear-optics quantum gate2010

    • 著者名/発表者名
      T. Nagata, R. Okamoto, H.F. Hofmann, S. Takeuchi
    • 雑誌名

      New Journal of Physics vol.12

    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Simple scheme for expanding photonic cluster states for quantum infor mation2010

    • 著者名/発表者名
      P.Kalasuwan, G.Mendoza, A.Laing, T.Nagata, J.Coggins, M.Callaway, S.Takeuchi, A.Stefanov, J.L.O'Brien
    • 雑誌名

      Journal of the Optical Society of America B

      巻: Vol.27

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Analysis of experimental error sources in a linear-optics quantum gate2010

    • 著者名/発表者名
      T.Nagata, R.Okamoto, H F.Hofmann, S.Takeuchi
    • 雑誌名

      New Journal of Physics (掲載確定)

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nonlinear optical phase shift obtained from two-level atoms confined in a planar microcavity2010

    • 著者名/発表者名
      H.Oka, H.Fujiwara, S.Takeuchi, K.Sasaki
    • 雑誌名

      JOUNAL OF APPLIED PHYSICS (掲載確定)

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] An Entanglement Filter2009

    • 著者名/発表者名
      R. Okamoto, J.L. O'Brien, H.F. Hofmann, T. Nagata, K. Sasaki, S. Takeuchi
    • 雑誌名

      Science International vol.323

      ページ: 483-485

    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] An Entanglement Filter2009

    • 著者名/発表者名
      R. Okamoto, J. L. O'Brien, H. F. Hofmann, T. Nagata, K. Sasaki and S. Takeuchi
    • 雑誌名

      Science 323

      ページ: 483-485

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of high-dimensional entanglement of Laguerre-Gaussian modes in parametric downconversion2009

    • 著者名/発表者名
      D. Kawase, Y. Miyamoto, M. Takeda, K. Sasaki and S. Takeuchi
    • 雑誌名

      Journal of the Optical Society of America B 26

      ページ: 797-804

    • NAID

      120004448545

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Observing Quantum Correlation of Photons in Laguerre-Gauss Modes Using the Gouy Phase2008

    • 著者名/発表者名
      D. Kawase, Y. Miyamoto, M. Takeda, K. Sasaki, S. Takeuchi
    • 雑誌名

      Physical Review Letters vol.101

    • NAID

      120004448543

    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Observing Quantum Correlation of Photons in Laguerre-Gauss Modes Using the Gouy Phase2008

    • 著者名/発表者名
      D, Kawase, Y. Miyamoto, M. Takeda, K. Sasaki, and S. Takeuchi
    • 雑誌名

      Physical Review Letters 101

    • NAID

      120004448543

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Beating the standard quantum limit : phase super-sensitivity of N-photon interferometers2008

    • 著者名/発表者名
      R. Okamoto, H. F. Hofmann, T. Nag ata, J. L. O'Brien, K. Sasaki and S. Takeuchi
    • 雑誌名

      New Journal of Physics 10

    • NAID

      120004448544

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Optical quantum circuit combining tailored optical nonlinearities2011

    • 著者名/発表者名
      S.Takeuchi, R. Okamoto, M. Fujiwara, H.Q. Zhao, H. Takashima, A. Tanaka, H.F. Hofmann, J.L. O'Brien
    • 学会等名
      SPIE Photonics west 2011, The Moscone Center
    • 発表場所
      (Invited)
    • 年月日
      2011-01-26
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [学会発表] Optical quantum circuit combining tailored optical nonlinearities2011

    • 著者名/発表者名
      S.Takeuchi, R.Okamoto, M.Fujiwara, H.Q.Zhao, H.Takashima, A.Tanaka, H.F.Hofmann, J.L.O.Brien
    • 学会等名
      SPIE Photonics west 2011
    • 発表場所
      The Moscone Center San Francisco, U.S.A 招待講演
    • 年月日
      2011-01-26
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 光量子回路の実現とその応用2011

    • 著者名/発表者名
      竹内繁樹
    • 学会等名
      レーザー学会学術講演会第31回年次大会
    • 発表場所
      電気通信大学(東京都調布市) 招待講演
    • 年月日
      2011-01-10
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 光子を操る-光量子回路の実現とその未来2010

    • 著者名/発表者名
      竹内繁樹
    • 学会等名
      第71回応用物理学会学術講演会特別シンポジウム「レーザー50周年」
    • 発表場所
      長崎大学文教キャンパス
    • 年月日
      2010-09-15
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [学会発表] 光子を操る-光量子回路の実現とその未来2010

    • 著者名/発表者名
      竹内繁樹
    • 学会等名
      第71回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      長崎大学文教キャンパス(長崎市) 招待講演
    • 年月日
      2010-09-15
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] How can we minimize errors in a linear-optics quantum gate?2010

    • 著者名/発表者名
      T.Nagata, R.Okamoto, M.Tanida, H.F.Holgaer, S.Takeuchi
    • 学会等名
      SPIE Optics+Photonics 2010
    • 発表場所
      San Diego Convention Center, U.S.A 招待講演
    • 年月日
      2010-08-04
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Photonic quantum circuits and its application2010

    • 著者名/発表者名
      竹内繁樹
    • 学会等名
      Quantum2010 5th Workshop ad memoriam of Carlo Novero Advances in Foundations of Quantum Mechanics and Quantum Information with atoms and photons/3rd Italian Quantum information Science Conference IQIS 2010
    • 発表場所
      I.N.RI.M. Conference Hall (formerly IEN Galileo Ferraris)(Invited)
    • 年月日
      2010-05-24
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [学会発表] Photonic quantum circuits and its application2010

    • 著者名/発表者名
      S.Takeuchi
    • 学会等名
      Quantum2010 5th Workshop ad memoriam of Carlo Novero Advances in Foundations of Quantum Mechanics and Quantum Information with atoms and photons/3rd Italian Quantum information Science Conference IQIS 2010
    • 発表場所
      I.N.RI.M.Conference Hall (formerly IEN Galileo Ferraris), Italy 招待講演
    • 年月日
      2010-05-24
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 多極展開する分極反転非線形光学2010

    • 著者名/発表者名
      栗村直
    • 学会等名
      日本学術会議公開シンポジウム「先端フォトニクスの展望」
    • 発表場所
      はーといん乃木坂, 東京都,日本
    • 年月日
      2010-04-09
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [学会発表] Photonic Quantum Circuits and its application2010

    • 著者名/発表者名
      S.Takeuchi
    • 学会等名
      SPIE Photonics West
    • 発表場所
      The Moscone Center, San Francisco, California, USA
    • 年月日
      2010-01-27
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 時空間単一モード伝令付き単一光子源の実現2009

    • 著者名/発表者名
      谷田真人、岡本亮、Shi-Jianhong、栗村直、竹内繁樹
    • 学会等名
      日本物理学会2009年秋季大会
    • 発表場所
      熊本大学黒髪キャンパス
    • 年月日
      2009-09-25
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Realization of optical quantum circuits-an entanglement filter-2009

    • 著者名/発表者名
      S.Takeuchi
    • 学会等名
      SPIE Optics+Photonics
    • 発表場所
      San Diego Convention Center, California, U.S.A
    • 年月日
      2009-08-05
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Realization of optical quantum circuits-an entanglement filter-2009

    • 著者名/発表者名
      栗村直
    • 学会等名
      8th INTERNATIONAL LASER PHYSICS WORKSHOP(LPHYS'09)
    • 発表場所
      World Trade Center Barcelona(Invited)
    • 年月日
      2009-07-13
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [学会発表] Realization of optical quantum circuits-an entanglement filter-2009

    • 著者名/発表者名
      S.Takeuchi
    • 学会等名
      18th INTERNATIONAL LASER PHYSICS WORK SHOP(LPHYS'09)
    • 発表場所
      World Trade Center Barcelona, Spain
    • 年月日
      2009-07-13
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 光子を用いた量子回路の実現と展望2009

    • 著者名/発表者名
      竹内繁樹
    • 学会等名
      第32回素粒子原子核研究所セミナー
    • 発表場所
      KEK(高エネルギー加速器研究機構)素粒子原子核研究所、茨城県つくば市
    • 年月日
      2009-07-01
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Experimental realization of an optical entanglement filter2009

    • 著者名/発表者名
      R.Okamoto, J.L.O'Brien, H.F.Hofmann, T.Nagata, K.Sasaki, S.Takeuchi
    • 学会等名
      CLEO/Europe-EQEC 2009
    • 発表場所
      ICM Center of the New Munich Trade Fair Centar, Munchen, Germany
    • 年月日
      2009-06-18
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Quantum metrology using entangled photons2009

    • 著者名/発表者名
      R. Okamoto and S. Takeuchi
    • 学会等名
      SPIE Photonics West (2009)
    • 発表場所
      San Jose Convention Center, USA
    • 年月日
      2009-01-29
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Photon juggling for quantum information processing and quanttum metrology2008

    • 著者名/発表者名
      S. Takeuchi
    • 学会等名
      Workshop on Information,Nano and Photonics Technology 2008
    • 発表場所
      神戸大学瀧川学術交流会館
    • 年月日
      2008-11-28
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 高い2光子干渉性を持つ伝令付単一光子源の実現2008

    • 著者名/発表者名
      谷田真人、永田智久、岡本亮、笹木敬司、竹内繁樹
    • 学会等名
      第19回量子情報技術研究会(QIT19)
    • 発表場所
      大阪府立大学中百舌鳥キャンパス学術交流会館
    • 年月日
      2008-11-20
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Hong-Ou-Mandel Dip with Independence Heralding Single Photon Sources2008

    • 著者名/発表者名
      M. Tanida, T. Nagata, R. Okamoto, K. Sasaki. and S. Takeuchi
    • 学会等名
      4th Handai Nanoscience and Nanotechnology International Symposium
    • 発表場所
      Osaka University Icho Kaikan(Conlbrence Hall),Japan
    • 年月日
      2008-09-30
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Demonstration of a non-local quantum filter2008

    • 著者名/発表者名
      R. Okamoto, J. L. O' Brien, H. F. Hofmann, T. Nagata, K. Sasald, and S. Takeuchi
    • 学会等名
      The Ninth International Conference on QCMC2008
    • 発表場所
      University of Calgary Canada
    • 年月日
      2008-08-23
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Controling photonic qubits using geometrical phase2008

    • 著者名/発表者名
      D. Kawase, Y. Miyamoto, M. Takeda, K. Sasaki and S. Takeuchi
    • 学会等名
      SPIE Optics + Photonics 2008
    • 発表場所
      San Diego Convention Center, USA
    • 年月日
      2008-08-14
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Photon juggling for quantum information processing and quanttum metrology2008

    • 著者名/発表者名
      S. Takeuchi
    • 学会等名
      International Nano-Optoelectoronic Workshop 2008
    • 発表場所
      Lake Saiko and Shonan Village, Japan
    • 年月日
      2008-08-07
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Observing quantum correlation of photons in Laguerre-Gaussmodes using the Gouy phase2008

    • 著者名/発表者名
      S. Takeuchi, D. Kawase, Y. Miyamoto, M. Takeda, and K. Sasaki
    • 学会等名
      17th International Laser Physics Workshop(2008)
    • 発表場所
      Norwegian University of Science and Technology, Norway
    • 年月日
      2008-07-01
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [図書] 光量子回路の現状と展望2011

    • 著者名/発表者名
      竹内繁樹
    • 総ページ数
      272
    • 出版者
      強光子場科学研究懇談会
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [図書] 量子情報通信・処理の実現に向けた高効率固体量子位相ゲート2011

    • 著者名/発表者名
      竹内繁樹
    • 総ページ数
      440
    • 出版者
      エヌ・ティー・エス
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [図書] 第2編応用編 第1節 量子情報通信・処理の実現に向けた高効率固体量子位相ゲート2010

    • 著者名/発表者名
      竹内繁樹
    • 総ページ数
      440
    • 出版者
      エヌ・ティー・エス
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [図書] I-1-6 光量子回路の現状と展望2010

    • 著者名/発表者名
      竹内繁樹
    • 総ページ数
      272
    • 出版者
      強光子場科学研究懇談会 発行
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [図書] 応用物理:光量子回路の実現-量子もつれ合いフィルタ-2010

    • 著者名/発表者名
      竹内繁樹、岡本亮
    • 総ページ数
      188
    • 出版者
      社)応用物理学会
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [図書] 線形光学素子を用いた量子計算 -そのしくみと最新状況-2009

    • 著者名/発表者名
      竹内繁樹
    • 総ページ数
      528
    • 出版者
      オプトロニクス社
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [図書] 基礎からの量子光学-基礎理論から実用化に向けた取組みきで2009

    • 著者名/発表者名
      竹内繁樹
    • 総ページ数
      528
    • 出版者
      (株)オプトロニクス社
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [備考] 竹内繁樹、大和エイドリアン賞、(2010.12)

    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [備考] 岡本亮、第4回日本物理学会若手奨励賞、(2010)

    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [備考] 竹内繁樹、第6回日本学術振興会賞、(2010.3)

    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [備考] ホームページ等

    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.sanken.osaka-u.ac.jp/labs/qip/index.html

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.sanken.osaka-u.ac.jp/labs/qip/index.html

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.sanken.osaka-u.ac.jp/labs/qip/index.html

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [産業財産権] テーパ光ファイバ2010

    • 発明者名
      竹内繁樹
    • 権利者名
      国立大学法人北海道大学
    • 産業財産権番号
      2010-015814
    • 出願年月日
      2010-01-27
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [産業財産権] テーパ光ファイバ2009

    • 発明者名
      竹内繁樹
    • 権利者名
      国立大学法人北海道大学
    • 産業財産権番号
      2009-028429
    • 出願年月日
      2009-02-10
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書

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公開日: 2008-04-01   更新日: 2016-04-21  

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