光子量子回路による量子サイバネティクスの実現

2013 年度 研究成果報告書

• 研究領域: 量子サイバネティクス － 量子制御の融合的研究と量子計算への展開
• 研究課題/領域番号: 21102007
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 理工系
• 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)
• 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): 2009-07-23 – 2014-03-31
• キーワード: 量子サイバネティクス / 量子情報 / 光子 / 制御 / 量子回路 / フィードバック

研究概要

本研究では、光子を用いた量子サイバネティクスの実現に向け研究を行った。領域内外との積極的な共同研究を推進した結果、フィードバック制御を利用した「適応量子状態推定」の実現、光量子情報の鍵となる光量子回路の実現、ナノ光ファイバによる、量子ドットやダイヤモンド結晶欠陥などの異種量子と光子の高効率インターフェースの実現、量子もつれ光を用い標準量子限界を超えた感度の顕微鏡の実現などの成果を得た。

研究成果

• [雑誌論文] An Entanglement-enhanced Microscope (2013)
  • 著者名/発表者名: T.Ono, R.Okamoto and S.Takeuchi
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: Vol.4 ページ: 3426
  • DOI: 10.1038/ncomms3426
  • 査読あり
• [雑誌論文] Experimental demonstration of adaptive quantum state estimation (2012)
  • 著者名/発表者名: R.Okamoto, M.Iefuji, S.Oyama, K.Yamagata, H.Imai, A.Fujiwara and S.Takeuchi
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett 巻: Vol.109 ページ: 130404
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.109.130404
  • 査読あり
• [雑誌論文] Highly Efficient Coupling of Photons from Nanoemitters into Single-Mode Optical Fibers (2011)
  • 著者名/発表者名: M.Fujiwara, K.Toubaru, T.Noda, H.Q.Zhao and S.Takeuchi
  • 雑誌名: Nano Letters 巻: Vol. 11 ページ: 4362-4365
  • DOI: 10.1021/nl2024867
  • 査読あり
• [雑誌論文] Realization of a photonic quantum circuit combining effective optical nonlinearities into a Knill-Laflamme-Milburn C-NOT gate (2011)
  • 著者名/発表者名: R. Okamoto, J.L. O'Brien, H.F. Hofmann, and S. Takeuchi
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Science 巻: Vol. 108 ページ: 10067-10071
  • DOI: 10.1073/pnas.1018839108
  • 査読あり
• [学会発表] Experimental demonstration of adaptive quantum state estimation (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Takeuchi, R. Okamoto, M. Iefuji, S. Oyama, K. Yamagata, H. Imai and A. Fujiwara
  • 学会等名: 20th Central European Workshop on Quantum Optics, The Royal Institute of Technology (KTH)
  • 発表場所: Stockholm, Sweden
  • 年月日: 2013-06-01
  • 招待講演
• [学会発表] Optical quantum circuit combining tailored optical nonlinearities (2011)
  • 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
  • 年月日: 2011-01-26
  • 招待講演
• [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
  • 招待講演
• [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
• [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: 14 (272)
  • 出版者: 強光子場科学研究懇談会 発行
• [備考] 北海道大学電子科学研究所光量子情報研究分野
  • URL: http://www.sanken.osaka-u.ac.jp/labs/qip/index.html
• [産業財産権] テーパー光ファイバ (2013)
  • 発明者名: 竹内 繁樹
  • 権利者名: 北海道大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 第5354605
  • 出願年月日: 2013-09-06