研究課題
本研究では、光周波数を基底状態とした多次元ヒルベルト空間上の量子状態を自在に操作することができるユニバーサル量子操作を目標に研究を推進している。光周波数は現在、最も正確に測定できる物理量であるため、光周波数で張るヒルベルト空間上に量子情報を符号化すれば最も稠密に量子情報処理が可能である。しかし、他の物理量と異なり、光周波数の量子操作は未開拓である。本年度は光周波数変換による任意の１量子ビット状態への操作と射影測定の実現を目指した研究を主に行った。光周波数変換の媒体として導波路型PPLNを用い、２次の非線形光学効果による和・差周波発生を行った。光周波数量子ビットの任意の状態への操作と射影測定を実証するためには５０％の変換効率の達成が重要となるが、それを実験的に確認することができている。５０％の変換効率を達成していれば、通常の光干渉計におけるビームスプリッターを実現しており、１量子ビット操作に十分な能力といえる。また、励起光の位相変化により干渉計の位相変化が起きることも実験的に確認することができた。これらの実験はレーザー光を用いた実験であるため、実際に量子ビットを操作可能であるかを検証していない。また、光周波数領域において、２量子ビット操作を実現するための理論を提案し特許申請を行った。加えて周波数間の位相制御のための分散性媒質としてプラズモニックメタマテリアルに注目し、その利用可能性を実験的に確認することもできた。また、共振器による輻射場の増強に関する基礎研究を行った。
2: おおむね順調に進展している
当初予定していた１量子ビット操作の基本動作を確認することができ、２量子ビット操作に関しても特許申請を行うなど、当初予定をやや前倒しする程度の進捗が見られている。
特に問題なく順調に研究が進んでいるため、このペースを維持できれば十分に目的を達せられる。
すべて 2015 その他
すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 10件、 招待講演 1件) 産業財産権 (1件)
Scientific Reports
巻: 5 ページ: 18313
10.1038/srep18313
