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2013 年度 研究成果報告書

光を基軸とした多キュビット量子制御

計画研究

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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 21102008
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
研究機関東京大学 (2011-2013)
大阪大学 (2009-2010)

研究代表者

小芦 雅斗  東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90322099)

研究分担者 山本 俊  大阪大学, 基礎工学研究科, 准教授 (10403130)
連携研究者 生田 力三  大阪大学, 基礎工学研究科, 助教 (90626475)
東 浩司  日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, 量子光物性研究部, 研究員 (90599549)
研究期間 (年度) 2009-07-23 – 2014-03-31
キーワード量子インターフェース / 波長変換 / 量子もつれ / デコヒーレンスフリー部分空間 / W状態
研究概要

様々な物理系の中で、光は、遠く離れた二地点間で量子情報をやりとりするための通信媒体として使える唯一の物理系である、という独特の役割を担っている。我々は、光の量子的な特性や、その光に載せた量子情報を保存したまま光子の波長を変える量子インターフェースを開発し、変換時の忠実度90%以上を達成した。これは、様々な物質系の量子情報を、通信用光ファイバーを用いて遠くへ伝送する際に重要となる技術である。また、我々は、通信路における雑音から量子情報を保護する高効率な方法を開発した。実証実験により、この方式は、従来の方式に比べて効率が2桁向上することが明らかになった。

  • 研究成果

    (23件)

すべて 2014 2013 2012 2011 2010 2009 その他

すべて 雑誌論文 (15件) (うち査読あり 15件) 学会発表 (7件) (うち招待講演 7件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Practical quantum key distribution protocol without monitoring signal disturbance2014

    • 著者名/発表者名
      T. Sasaki, Y. Yamamoto, and M. Koashi
    • 雑誌名

      Nature

      巻: Vol. 509 ページ: 475-478

    • DOI

      10.1038/nature13303

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Frequency down-conversion of 637 nm light to the telecommunication band for non-classical light emitted from NV centers in diamond2014

    • 著者名/発表者名
      R. Ikuta, T. Kobayashi, S. Yasui, S. Miki, T. Yamashita, H. Terai, M. Fujiwara, T. Yamamoto, M. Koashi, M. Sasaki, Z. Wang, and N. Imoto
    • 雑誌名

      Optics Express

      巻: Vol. 22 ページ: 11205-11214

    • DOI

      10.1364/OE.22.011205

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Universal gates for transforming multipartite entangled Dicke states2014

    • 著者名/発表者名
      T. Kobayashi, R. Ikuta, S. K. Ozdemir, M. Tame, T. Yamamoto, M. Koashi and N. Imoto
    • 雑誌名

      New Journal of Physics

      巻: Vol. 16 ページ: 023005:1-9

    • DOI

      10.1088/1367-2630/16/2/023005

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Observation of two output light pulses from a partial wavelength converter preserving phase of an input light at a single-photon level2013

    • 著者名/発表者名
      R. Ikuta, T. Kobayashi, H. Kato, S. Miki, T. Yamashita, H. Terai, M. Fujiwara, T. Yamamoto, M. Koashi, M. Sasaki, Z. Wang, and N. Imoto
    • 雑誌名

      Optics Express

      巻: Vol. 21 ページ: 27865-27872

    • DOI

      10.1364/OE.21.027865

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nonclassical two-photon interference between independent telecommunication light pulses converted by difference-frequency generation2013

    • 著者名/発表者名
      R. Ikuta, T. Kobayashi, H. Kato, S. Miki, T. Yamashita, H. Terai, M. Fujiwara, T. Yamamoto, M. Koashi, M. Sasaki, Z. Wang, and N. Imoto
    • 雑誌名

      Physical Review A

      巻: Vol. 88 ページ: 042317:1-4

    • DOI

      10.1103/PhysRevA.88.042317

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Robustness of quantum communication based on a decoherence-free subspace using a counter-propagating weak coherent light pulse2013

    • 著者名/発表者名
      H. Kumagai, T. Yamamoto, M. Koashi, and N. Imoto
    • 雑誌名

      Physical Review A

      巻: Vol. 87 ページ: 052325:1-8

    • DOI

      10.1103/PhysRevA.87.052325

    • 査読あり
  • [雑誌論文] High-fidelity conversion of photonic quantum information to telecommunication wavelength with superconducting single-photon detectors2013

    • 著者名/発表者名
      R. Ikuta, H. Kato, Y. Kusaka, S. Miki, T. Yamashita, H. Terai, M. Fujiwara, T. Yamamoto, M. Koashi, M. Sasaki, Z. Wang, and N. Imoto
    • 雑誌名

      Physical Review A

      巻: Vol. 87 ページ: 10301(R):1-4

    • DOI

      10.1103/PhysRevA.87.010301

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quantum repeaters and computation by a single module: Remote nondestructive parity measurement2012

    • 著者名/発表者名
      K. Azuma, H. Takeda, M. Koashi, and N. Imoto
    • 雑誌名

      Physical Review A

      巻: Vol. 85 ページ: 062309:1-7

    • DOI

      10.1103/PhysRevA.85.062309

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Wide-band quantum interface for visible-to-telecommunication wavelength conversion2011

    • 著者名/発表者名
      R. Ikuta, Y. Kusaka, T. Kitano, H. Kato, T. Yamamoto, M. Koashi, and N. Imoto
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: Vol. 2 ページ: 537:1-5

    • DOI

      10.1038/ncomms1544

    • 査読あり
  • [雑誌論文] An optical fusion gate for W-states2011

    • 著者名/発表者名
      S.K. Ozdemir, E. Matsunaga, T. Tashima, T. Yamamoto, M. Koashi, and N. Imoto
    • 雑誌名

      New Journal of Physics

      巻: Vol. 13 ページ: 103003:1-14

    • DOI

      10.1088/1367-2630/13/10/103003

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Efficient decoherence-free entanglement distribution over lossy quantum channels2011

    • 著者名/発表者名
      R. Ikuta, Y. Ono, T. Tashima, T. Yamamoto, M. Koashi, and N. Imoto
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: Vol. 106 ページ: 110503:1-4

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.106.110503

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Optimal local expansion of W states using linear optics and Fock states2011

    • 著者名/発表者名
      R. Ikuta, T. Tashima, T. Yamamoto, M. Koashi, and N. Imoto
    • 雑誌名

      Physical Review A

      巻: Vol. 83 ページ: 012314:1-8

    • DOI

      10.1103/PhysRevA.83.012314

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Demonstration of local expansion toward large-scale entangled webs2010

    • 著者名/発表者名
      T. Tashima, T. Kitano, S.K. Ozdemir, T. Yamamoto, M. Koashi, and N. Imoto
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: Vol. 105 ページ: 210503:1-4

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.105.210503

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Tight bound on coherent-statebased entanglement generation over lossy channels2010

    • 著者名/発表者名
      K. Azuma, N. Sota, M. Koashi, and N. Imoto
    • 雑誌名

      Physical Review A

      巻: Vol. 81 ページ: 022325:1-6

    • DOI

      10.1103/PhysRevA.81.022325

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Optimal entanglement generation for efficient hybrid quantum repeaters2009

    • 著者名/発表者名
      K. Azuma, N. Sota, R. Namiki, S. K. Ozdemir, T. Yamamoto, M. Koashi, and N. Imoto
    • 雑誌名

      Physical Review A

      巻: Vol. 80 ページ: 060303(R):1-4

    • DOI

      10.1103/PhysRevA.80.060303

    • 査読あり
  • [学会発表] 分極反転デバイスの量子中継への応用2014

    • 著者名/発表者名
      生田力三 (代表)
    • 学会等名
      第61回応用物理学会春季学術講演会 18p-F8-6
    • 発表場所
      青山学院大学 相模原キャンパス(神奈川)
    • 年月日
      2014-03-18
    • 招待講演
  • [学会発表] 単一光子の波長変換を利用した量子操作2013

    • 著者名/発表者名
      生田力三 (代表)
    • 学会等名
      電子通信学会2013年ソサイエティ大会
    • 発表場所
      福岡工業大学(福岡)
    • 年月日
      2013-09-17
    • 招待講演
  • [学会発表] Visible-to-telecommunication wavelength conversion of single photons and its applications2013

    • 著者名/発表者名
      T. Yamamoto
    • 学会等名
      The 11th US-Japan Joint Seminar on Quantum Electronics and Laser Spectroscopy
    • 発表場所
      Nara Prefectural New Public Hall (Nara)
    • 年月日
      2013-04-09
    • 招待講演
  • [学会発表] Entanglement shared via coherent-state transmission2012

    • 著者名/発表者名
      K. Azuma
    • 学会等名
      Quantum Science Symposium 2012
    • 発表場所
      University of Cambridge (UK)
    • 年月日
      2012-11-01
    • 招待講演
  • [学会発表] A photonic quantum interface for visible-to-telecommunication wavelength conversion2012

    • 著者名/発表者名
      T. Yamamoto (代表)
    • 学会等名
      IEEE PHOTONICS CONFERENCE 2012
    • 発表場所
      Hyatt Regency San Francisco Airport (USA)
    • 年月日
      2012-09-26
    • 招待講演
  • [学会発表] Distribution and manipulation of photonic entanglement resources2011

    • 著者名/発表者名
      M. Koashi
    • 学会等名
      ERATO Macroscopic Quantum Control Conference on Ultracold Atoms and Molecules (UCAM2011)
    • 発表場所
      Koshiba Hall, Univ. of Tokyo (Tokyo)
    • 年月日
      2011-01-26
    • 招待講演
  • [学会発表] Protection of photonic quantum states via decoherence-free subspaces2010

    • 著者名/発表者名
      T. Yamamoto
    • 発表場所
      Convention Center, Osaka University (Osaka)
    • 年月日
      2010-06-04
    • 招待講演
  • [備考] プレスリリース 2011/11/16 「量子メモリー読み書きのための光波長変換ラインナップ完成-実用量子計算や中継通信に道-」

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公開日: 2015-06-25  

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