研究課題
二組の連結した光共振器システムの中に単一光子の重ね合わせ量子ビット状態となる量子エンタングルメントを保存し、タイミングを制御して取り出すことを目的とする。先行研究において、連結した光共振器に光の量子状態を閉じ込める技術を独自に開発し、それを二組用いて単一光子状態のタイミングを同期して干渉させることに成功している。この連結共振器のシステムは、将来的に様々な光の量子状態を内部に生成して閉じ込め、好きなタイミングで放出できる、万能な量子状態準備器に発展する可能性を秘めており、光を用いた量子情報技術の発展において極めて重要なものである。しかし、先行研究においては、単一光子状態という位相不敏感な状態を扱ったのみであった。エンタングルド状態等の様々な量子状態を保存するためには、光の位相情報まで保持するシステムが必要である。本研究は万能な量子状態準備器の実現に向けた一歩である。二組の連結共振器に跨った単一光子状態を生成し、それが量子ビットとしても重要な重ね合わせの位相の情報を高い純度で持っていること、そして同時に、高い量子性を表すウィグナー関数の負領域を持っていることを実験的に確認することに成功した。更には、保存した光の量子状態を、それぞれの連結共振器から任意の独立なタイミングで放出しても、エンタングルメント等の性質を保っていることも実証できた。これは、複数の量子メモリーとして働く連結共振器システムの位相を同期して高い精度で動作させることに成功した証拠である。将来的には、時間領域で多重化したエンタングルメント等と組み合わせて、量子コンピューティングのシステムに組み込んでいける可能性を示したと考えている。本研究の成果はPhys. Rev. Lett. 125, 260508において発表を行った。
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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Phys. Rev. A
巻: 103 ページ: 013710
10.1103/PhysRevA.103.013710
Phys. Rev. Applied
巻: 15 ページ: 024024
10.1103/PhysRevApplied.15.024024
Phys. Rev. Lett.
巻: 125 ページ: 260508
10.1103/PhysRevLett.125.260508
