時間領域多重2次元大規模連続量クラスター状態生成とその応用に関する研究

2022 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18H05207
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 古澤 明 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (90332569)
• 研究分担者: 青木 隆朗 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (10343146) ; 高橋 浩之 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (70216753)
• 研究期間 (年度): 2018-04-23 – 2023-03-31
• キーワード: 量子情報

研究実績の概要

前年度に開発に成功した導波路型光パラメトリックアンプ（導波路型OPA）を用い、10nsの波束（パルス）を用いて、10万パルスの1次元クラスター状態の生成に成功した。また、開発した導波路型OPAは通信波長帯でのみ動作するので、実験系をチタンサファイアレーザーの波長帯から通信波長帯に切り替えた。これまでの実験はセシウム原子時計遷移で20年以上行っており、これを全て通信波長帯の光学系で置き換えるのは並大抵のことではなかったが、やり切ることができた。これにより、光ファイバーを用いた実験が容易になり、1km程度まで光学遅延系を拡張できる目処がたった。10nsのパルスであれば、2次元に100パルスを時間的に並べるなら光ファイバーで200mの遅延が必要ということになるが、通信波長帯ではほぼロスが無視できるので、何の問題もない。時間の関係で2次元化には至らなかったが、1次元クラスターを2次元に拡張する方法は本プロジェクトで確立しているので、本プロジェクトの目標であった、100x10000パルスの2次元大規模クラスター状態の生成はほぼ達成されたといえる。また、非線形測定としてp+kx^2の測定に成功した(A. Sakaguchi et al., arXiv:2210.17120 [quant-ph])。これによりユニバーサル一方向量子計算が可能になった。ユニバーサル量子計算のためには補助入力状態（非ガウス型状態）の生成が重要であるが、超伝導光子数識別器を用いた非ガウス型状態生成を確立することに成功した。それを用いて、いくつかの重要な非ガウス型状態の生成に成功した。

現在までの達成度 (段落)

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] First-step experiment for sensitivity improvement of DECIGO: Sensitivity optimization for simulated quantum noise by completing the square (2023)
  • 著者名/発表者名: Ishikawa Tomohiro、Kawasaki Yuki、Tsuji Kenji、Yamada Rika、Watanabe Izumi、Wu Bin、Iwaguchi Shoki、Shimizu Ryuma、Umemura Kurumi、Nagano Koji、Enomoto Yutaro、Komori Kentaro、Michimura Yuta、Furusawa Akira、Kawamura Seiji
  • 雑誌名: Physical Review D 巻: 107 ページ: 022007-1-9
  • DOI: 10.1103/PhysRevD.107.022007
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Toward a multi-core ultra-fast optical quantum processor: 43-GHz bandwidth real-time amplitude measurement of 5-dB squeezed light using modularized optical parametric amplifier with 5G technology (2023)
  • 著者名/発表者名: Inoue A.、Kashiwazaki T.、Yamashima T.、Takanashi N.、Kazama T.、Enbutsu K.、Watanabe K.、Umeki T.、Endo M.、Furusawa A.
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 122 ページ: 104001～104001
  • DOI: 10.1063/5.0137641
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Quantum arbitrary waveform generator (2022)
  • 著者名/発表者名: Takase Kan、Kawasaki Akito、Jeong Byung Kyu、Kashiwazaki Takahiro、Kazama Takushi、Enbutsu Koji、Watanabe Kei、Umeki Takeshi、Miki Shigehito、Terai Hirotaka、Yabuno Masahiro、China Fumihiro、Asavanant Warit、Endo Mamoru、Yoshikawa Jun-ichi、Furusawa Akira
  • 雑誌名: Science Advances 巻: 8 ページ: 1-9
  • DOI: 10.1126/sciadv.add4019
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Generation of highly pure single-photon state at telecommunication wavelength (2022)
  • 著者名/発表者名: Kawasaki Akito、Takase Kan、Nomura Takefumi、Miki Sigehito、Terai Hirotaka、Yabuno Masahiro、China Fumihiro、Asavanant Warit、Endo Mamoru、Yoshikawa Jun-ichi、Furusawa Akira
  • 雑誌名: Optics Express 巻: 30 ページ: 24831～24831
  • DOI: 10.1364/OE.460583
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Analysis of optical quantum state preparation using photon detectors in the finite-temporal-resolution regime (2022)
  • 著者名/発表者名: Sonoyama Tatsuki、Asavanant Warit、Fukui Kosuke、Endo Mamoru、Yoshikawa Jun-ichi、Furusawa Akira
  • 雑誌名: Physical Review A 巻: 105 ページ: 043714-1-8
  • DOI: 10.1103/PhysRevA.105.043714
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Generation of Schr?dinger cat states with Wigner negativity using a continuous-wave low-loss waveguide optical parametric amplifier (2022)
  • 著者名/発表者名: Takase Kan、Kawasaki Akito、Jeong Byung Kyu、Endo Mamoru、Kashiwazaki Takahiro、Kazama Takushi、Enbutsu Koji、Watanabe Kei、Umeki Takeshi、Miki Shigehito、Terai Hirotaka、Yabuno Masahiro、China Fumihiro、Asavanant Warit、Yoshikawa Jun-ichi、Furusawa Akira
  • 雑誌名: Optics Express 巻: 30 ページ: 14161～14161
  • DOI: 10.1364/OE.454123
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Generating the Gottesman-Kitaev-Preskill qubit using a cross-Kerr interaction between squeezed light and Fock states in optics (2022)
  • 著者名/発表者名: Fukui Kosuke、Endo Mamoru、Asavanant Warit、Sakaguchi Atsushi、Yoshikawa Jun-ichi、Furusawa Akira
  • 雑誌名: Physical Review A 巻: 105 ページ: 022436-1-9
  • DOI: 10.1103/PhysRevA.105.022436
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Efficient Backcasting Search for Optical Quantum State Synthesis (2022)
  • 著者名/発表者名: Fukui Kosuke、Takeda Shuntaro、Endo Mamoru、Asavanant Warit、Yoshikawa Jun-ichi、van Loock Peter、Furusawa Akira
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 128 ページ: 240503-1-8
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.128.240503
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Photon Number Resolution with an Iridium Optical Transition Edge Sensor at a Telecommunication Wavelength (2022)
  • 著者名/発表者名: Mitsuya Yuki、Konno Toshio、Takasu Sachiko、Hattori Kaori、Ohno Masashi、Fukuda Daiji、Takahashi Hiroyuki
  • 雑誌名: Journal of Low Temperature Physics 巻: 210 ページ: 498～505
  • DOI: 10.1007/s10909-022-02928-0
  • 査読あり
• [雑誌論文] Iridium?Gold Bilayer Optical Transition Edge Sensor (2022)
  • 著者名/発表者名: Jodoi Takeshi、Mitsuya Yuki、Smith Ryan、Sakura Tsuyoshi、Ohno Masashi、Takahashi Hiroyuki
  • 雑誌名: Journal of Low Temperature Physics 巻: 209 ページ: 556～561
  • DOI: 10.1007/s10909-022-02757-1
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optimized Detector Design of Transition-Edge Sensors for the Calorimetry of Carbon Ion Beams (2022)
  • 著者名/発表者名: Smith Ryan、Ohno Masashi、Mitsuya Yuki、Takahashi Hiroyuki
  • 雑誌名: Journal of Low Temperature Physics 巻: 209 ページ: 427～432
  • DOI: 10.1007/s10909-022-02900-y
  • 査読あり
• [雑誌論文] Single-frequency fiber Fabry-Perot Brillouin laser (2022)
  • 著者名/発表者名: Shinya Kato and Takao Aoki
  • 雑誌名: Optics Letters 巻: 47 ページ: 5000-5003
  • DOI: 10.1364/OL.472199
  • 査読あり
• [学会発表] Optical quantum computers with quantum teleportation (2023)
  • 著者名/発表者名: A. Furusawa
  • 学会等名: IVA-JSPS seminar＠Chalmers University of Technology
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Optical quantum computers with quantum teleportation (2023)
  • 著者名/発表者名: A. Furusawa
  • 学会等名: IVA-JSPS seminar＠AlbaNova
  • 招待講演
• [学会発表] Optical quantum computers with quantum teleportation (2023)
  • 著者名/発表者名: A. Furusawa
  • 学会等名: IVA-JSPS seminar＠IVA Conference Centre
  • 招待講演
• [学会発表] Quantum arbitrary waveform generator (2022)
  • 著者名/発表者名: K. Takase, S. Miki, H. Terai, M. Yabuno, W. Asavanant, M. Endo, A. Furusawa
  • 学会等名: SPIE Photonics, San Francisco
• [学会発表] Optical quantum computers with quantum teleportation (2022)
  • 著者名/発表者名: A. Furusawa
  • 学会等名: Niels Bohr Academy Colloquium
  • 招待講演
• [学会発表] Research on Low-Loss High-Repetition-Rate Optical Switching with Quantum Teleportation (2022)
  • 著者名/発表者名: R. Ide, A. Kawasaki、T. Suzuki、A. Sakaguchi、K. Fukui、K. Takase、M. Endo、W. Asavanant and A. Furusawa
  • 学会等名: Workshop on Continuous Variable Photonic Quantum Computing
  • 国際学会
• [学会発表] Graphical Approach for Characterization of Non-Gaussian Quantum Process (2022)
  • 著者名/発表者名: H. Nagayoshi、W. Asavanant、A. Sakaguchi、K. Fukui、J. Yoshikawa and A. Furusawa
  • 学会等名: Workshop on Continuous Variable Photonic Quantum Computing
  • 国際学会
• [学会発表] Optical quantum computers with quantum teleportation (2022)
  • 著者名/発表者名: A. Furusawa
  • 学会等名: Workshop on Continuous Variable Photonic Quantum Computing, Coepnhagen, Denmark
  • 招待講演
• [学会発表] Timing Jitter Remover for Optical Non-Gaussian State Preparation (2022)
  • 著者名/発表者名: T. Sonoyama, K. Takahashi, S. Takasu, K. Hattori, D. Fukuda, W. Asavanant, K. Takase, K. Fukui, J. Yoshikawa, M. Endo and A. Furusawa
  • 学会等名: Frontiers in Optics/Laser Science 2022
• [学会発表] Arbitrary Gottesman-Kitaev-Preskill states synthesizer (2022)
  • 著者名/発表者名: K. Takase, K. Fukui, A. Kawasaki, W. Asavanant, M. Endo, J. Yoshikawa and A. Furusawa
  • 学会等名: Frontiers in Optics/Laser Science 2022
• [学会発表] Generation of highly-pure single-photon states at telecommunication wavelength (2022)
  • 著者名/発表者名: A. Kawasaki, K. Takase, T. Nomura, S. Miki, H. Terai, M. Yabuno, F. China, W. Asavanant, M. Endo Jun-ichi Yoshikawa2 and Akira Furusawa1,2,*
  • 学会等名: Frontiers in Optics/Laser Science 2022
• [学会発表] Optical Quantum Computation without Optical Switch (2022)
  • 著者名/発表者名: A. Warit, K. Fukui、A. Sakaguchi、. Kawasaki、R. Ide、K. Taksa、M. Endo and A. Furusawa
  • 学会等名: Frontiers in Optics/Laser Science 2022
• [学会発表] Optimal Projection for Detection of Random Displacement Error (2022)
  • 著者名/発表者名: F. Hanamura, W. Asavanant, K. Fukui, and A. Furusawa
  • 学会等名: Frontiers in Optics/Laser Science 2022
• [学会発表] Optical quantum computers with quantum teleportation (2022)
  • 著者名/発表者名: A. Furusawa
  • 学会等名: Twinning in non-Gaussian Physics for Quantum Technology, Olomouc, Czech
  • 招待講演
• [学会発表] Graphical Approach for Characterization of Non-Gaussian Quantum Process (2022)
  • 著者名/発表者名: H. Nagayoshi、W. Asavanant、A. Sakaguchi、K. Fukui、J. Yoshikawa and A. Furusawa
  • 学会等名: Summer School Olomouc 2022, Olomouc, Czech
  • 招待講演
• [学会発表] Research on Low-Loss High-Repetition-Rate Optical Switch with Quantum Teleportation (2022)
  • 著者名/発表者名: R. Ide、A. Kawasaki、T. Suzuki、A. Sakaguchi、K. Fukui、K. Takase、M. Endo、W. Asavanant and A. Furusawa
  • 学会等名: Summer School Olomouc 2022, Olomouc, Czech
  • 国際学会
• [学会発表] 24-hour continuous squeezed light measurement in fiberbased experimental systems (2022)
  • 著者名/発表者名: T. Nakamura, T. Nomura, M. Endo, A. Sakaguchi, H. Ruofan, T. Kashiwazaki, T. Umeki, K. Takase, W. Asavanant, J. Yoshikawa and A. Furusawa
  • 学会等名: Conference on Quantum Information & Quantum Control (CQIQC-IX) , Fields Institute, Toronto, Canada
  • 国際学会
• [学会発表] Toward optical quantum computation with non-Gaussian states generated by photon-number-resolving detectors (2022)
  • 著者名/発表者名: M. Endo and A. Furusawa
  • 学会等名: APPC15 (virtual)
  • 国際学会
• [学会発表] Evaluation of a superconducting nano strip photon-number-resolving detector with an additional choke coil (2022)
  • 著者名/発表者名: K. Takahashi, M. Endo, T. Sonoyama, S. Miki, M. Yabuno, F. China, H. Terai, K. Takase, W. Asavanant and A. Furusawa
  • 学会等名: NONGAUSS WORKSHOP 2022 PARIS
  • 国際学会
• [学会発表] Graphical Representation for CV System and its Application to Quantum Circuit Optimization (2022)
  • 著者名/発表者名: H. Nagayoshi、W. Asavanant, A. Sakaguchi、K. Fukui、J. Yoshikawa and A. Furusawa
  • 学会等名: NONGAUSS WORKSHOP 2022 PARIS
  • 国際学会
• [学会発表] Research on Low-Loss High-Repetition-Rate Optical Switch with Quantum Teleportation (2022)
  • 著者名/発表者名: R. Ide、A. Kawasaki、T. Suzuki、A. Sakaguchi、K. Fukui、K. Takase、M. Endo、W. Asavanant and A. Furusawa
  • 学会等名: NONGAUSS WORKSHOP 2022 PARIS
  • 国際学会
• [学会発表] Unbiased nonlinear quadrature measurement via nonlinear feedforward and nonlinearly squeezed states (2022)
  • 著者名/発表者名: A. Sakaguchi、S. Konno、F. Hanamura、W. Asavanant、K. Takase、H. Ogawa、P. Marek、R. Filip、J. Yoshikawa、E. Huntington、H.Yonezawa and A. Furusawa
  • 学会等名: NONGAUSS WORKSHOP 2022 PARIS
  • 国際学会
• [学会発表] Optical quantum computers with quantum teleportation (2022)
  • 著者名/発表者名: A. Furusawa
  • 学会等名: q-coast : Estimation and control of open quantum systems(virtual)
  • 招待講演
• [学会発表] Optical quantum computers with quantum teleportation (2022)
  • 著者名/発表者名: A. Furusawa
  • 学会等名: Quantum 2.0
  • 招待講演
• [学会発表] Generation of Schroedinger Cat States with Wigner Negativity Using a Low-Loss Continuous-Wave Optical Parametric Amplifier (2022)
  • 著者名/発表者名: A. Kawasaki, K. Takase, B. Kyu Jeong, T. Kashiwazaki, T. Kazama, K. Enbutsu, K. Watanabe, T. Umeki, S. Miki, H. Terai, M. Yabuno, F. China, W. Asavanant, M. Endo, J. Yoshikawa, and A. Furusawa
  • 学会等名: CLEO 2022
• [学会発表] Development of 1micro m transition edge sensors with Au-Ir bilayer (2022)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Jodoi, Yuki Mitsuya,Ryan Smith, Hiroyuki Takahashi
  • 学会等名: The Applied Superconductivity Educational Foundation Centennial Canference(ASC2022)
• [学会発表] Fabrication of sub-5μm size small Ir-TES for infrared photon detection (2022)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Jodoi, Yuki Mitsuya,Ryan Smith, Hiroyuki Takahashi
  • 学会等名: 35th International Symposium on Superconductivity
• [学会発表] Parallel segmentation of the sensitive area of optical transition edge sensor (2022)
  • 著者名/発表者名: Yuki Mitsuya
  • 学会等名: The Applied Superconductivity Educational Foundation Centennial Canference(ASC2022)
• [学会発表] High-Q fiber Fabry-Perot resonator of sub-centimeter length for stimulated Brillouin scattering laser (2022)
  • 著者名/発表者名: Shinya Kato and Takao Aoki
  • 学会等名: CLEO-PR2022
  • 国際学会
• [学会発表] Coupled-cavities quantum electrodynamics with optical nanofibers and trapped atoms (2022)
  • 著者名/発表者名: Takao Aoki
  • 学会等名: APPC15
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 5GおよびB5Gテクノロジーと光量子コンピューターの融合 (2022)
  • 著者名/発表者名: 古澤明
  • 学会等名: ナノ量子シンポジウム「 量子技術と半導体が拓く未来社会 」
  • 招待講演
• [学会発表] 高速量子情報処理の実現に向けた全光学式フィードフォワード操作の実証 (2022)
  • 著者名/発表者名: 山嶋大地,海老原猛,猪狩恒貴,柏﨑貴大,井上飛鳥,梅木毅伺,古澤明
  • 学会等名: 日本物理学会 2022年秋季大会、東京工業大学
• [学会発表] 光スイッチ時間ゲート式光子検出法による連続光非ガウス型状態生成 (2022)
  • 著者名/発表者名: 園山樹、高橋一真、鷹巣 幸子、服部香里、福田大治、アサバナント ワリット、高瀬寛、福井浩介、吉川純一、遠藤護、古澤明
  • 学会等名: 第83回応用物理学会秋季学術講演会、東北大学川内北キャンパス
• [学会発表] チョークコイルを追加した超伝導ナノストリップ型光子数識別器の評価 (2022)
  • 著者名/発表者名: 高橋一真、遠藤護、園山樹、三木茂人、藪野正裕、知名史博、寺井 弘高、高瀬寛、アサバナント ワリット、古澤明
  • 学会等名: 第83回応用物理学会秋季学術講演会、東北大学川内北キャンパス
• [学会発表] PPLN 導波路を用いて生成された パルススクイーズド真空場の時間領域ホモダイン測定 (2022)
  • 著者名/発表者名: 何若凡、遠藤護、園山樹、高橋一真、柏崎貴大、梅木毅伺、高瀬寛、アサバナント ワリット、古澤明
  • 学会等名: 第83回応用物理学会秋季学術講演会、東北大学川内北キャンパス
• [学会発表] 量子テレポーテーションを用いた低ロス高繰り返し光スイッチの研究Ⅰ (2022)
  • 著者名/発表者名: 井出竜鳳、川﨑彬斗、鈴木拓海、阪口淳史、福井浩介、高瀬寛、遠藤護、アサバナント ワリット、古澤明
  • 学会等名: 第83回応用物理学会秋季学術講演会、東北大学川内北キャンパス
• [学会発表] 多光子引き去りによる非ガウス型量子状態の生成 (2022)
  • 著者名/発表者名: 遠藤護、何若凡、園山樹、高橋 一真、柏崎貴大、梅木毅伺、鷹巣幸子、服部香里、福田大治、福井浩介、高瀬寬、アサバナント ワリット、古澤 明
  • 学会等名: 第83回応用物理学会秋季学術講演会、東北大学川内北キャンパス
• [学会発表] 大規模クラスター状態の生成に向けたスクイーズド光測定への位相ノイズの影響 (2022)
  • 著者名/発表者名: 野村岳史、中村智裕、遠藤護、阪口淳史、柏崎貴大、梅木毅伺 、高瀬寛、アサバナント ワリット、吉川 純一、古澤 明
  • 学会等名: 第83回応用物理学会秋季学術講演会、東北大学川内北キャンパス
• [学会発表] 光スイッチを使わない誤り耐性型光量子計算のアーキテクチャ (2022)
  • 著者名/発表者名: アサバナント ワリット、福井 浩介、阪口淳史、古澤明
  • 学会等名: 第83回応用物理学会秋季学術講演会、東北大学川内北キャンパス
• [学会発表] 通信波長を用いた高純度単一光子状態の生成 (2022)
  • 著者名/発表者名: 川崎 彬斗、高瀬 寛、野村 岳史、三木 茂人、寺井 弘高、藪野 正裕、知名 史博、アサバナント ワリット、遠藤 護、吉川 純一、古澤 明
  • 学会等名: 第83回応用物理学会秋季学術講演会、東北大学川内北キャンパス
• [学会発表] スペース重力波アンテナDECIGO計画 (153)：感度向上のための量子ロッキングの検討 7 (2022)
  • 著者名/発表者名: 辻健志，石川智浩，川﨑祐輝，Wu Bin，岩口翔輝，清水龍真，梅村来未，長野晃士，榎本雄太郎，小森健太郎，道村唯太，古澤明，川村静児
  • 学会等名: 日本物理学会 2022年秋季大会
• [学会発表] スペース重力波アンテナDECIGO計画 (154)：感度向上のための量子ロッキングの検討 8 (2022)
  • 著者名/発表者名: 石川智浩，川﨑祐輝，辻健志，Wu Bin，岩口翔輝，清水龍真，梅村来未，長野晃士，榎本雄太郎，小森健太郎，道村唯太，古澤明，川村静児
  • 学会等名: 日本物理学会 2022年秋季大会
• [学会発表] マイクロパターンガス検出器及び信号処理回路技術の開発 (2022)
  • 著者名/発表者名: 高橋浩之
  • 学会等名: 応用物理学会秋季学術講演会
  • 招待講演
• [学会発表] 二次電子検出のためのTESの開発 (2022)
  • 著者名/発表者名: スミス ライアン、三津谷 有貴、上土井 猛、高橋 浩之
  • 学会等名: 応用物理学会秋季学術講演会
• [学会発表] 高Q値Fabry-Perot型光ファイバー共振器を用いた 単一周波数ブリルアンレーザー (2022)
  • 著者名/発表者名: 加藤真也、青木隆朗
  • 学会等名: 日本物理学会2022年秋季大会
• [備考] 古澤研究室
  • URL: http://www.alice.t.u-tokyo.ac.jp/index.php