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2021 年度 実績報告書

加速された量子制御方法

研究課題

研究課題/領域番号 19F19028
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

NORI FRANCO  国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 主任研究員 (50415262)

研究分担者 CHEN YEHONG  国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2019-10-11 – 2022-03-31
キーワードquantum computing / cat-state qubits / fault-tolerant computing / optical dark mode
研究実績の概要

Since Apr. 2021, we have focused on the following topics:
1. Using cat-state qubits for geometric quantum computing. We have investigated the possibility of using photonic cat-state qubits for implementing single- and multi-qubit geometric gates. Our results offer a realistic and hardware-efficient method for both single- and multi-qubit fault-tolerant quantum computation.
2. We have theoretically shown that employing counter-rotating effects (using two different protocols) can effectively improve both the speed and fidelity of geometric quantum computation. Such an ultrafast evolution (nanoseconds, even picoseconds) significantly reduces the influence of decoherence, making it possible to reach the threshold of fault-tolerant computing.
3.We have explored an efficient protocol to sense single atoms in a cavity field using a nonlinear classical drive. The proposed protocol possesses many advantages, such as controllable squeezing strength and squeezed-cavity-mode frequency, and exponential enhancement of atom-cavity coupling strength.
4. We have theoretically proposed to realize a genuine tripartite optomechanical entanglement via the control of an optical dark mode. than that in the DMU regime. The study can enable constructing large-scale entanglement networks with the dark-mode-immunity and noise-tolerance, and opens up a range of exciting opportunities for quantum information processing and quantum metrology protected against dark modes.

現在までの達成度 (段落)

令和3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3年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2022 2021

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 6件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (1件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Tripartite optomechanical entanglement via optical-dark-mode control2022

    • 著者名/発表者名
      1.Lai D.-G., Chen Y.-H., Qin W., Miranowicz A., and Nori F
    • 雑誌名

      Physical Review Research

      巻: N/A ページ: N/A

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Detecting a single atom in a cavity using the χ (2) nonlinear medium2022

    • 著者名/発表者名
      2.Chen D.-L.*, Chen Y.-H.*, Liu Y., Shi Z.-C, Song J., and Xia Y.
    • 雑誌名

      Frontiers of Physics

      巻: 17, Article number: 52501 ページ: 1-9

    • DOI

      10.1007/s11467-021-1151-0

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Nonadiabatic geometric quantum computation with cat-state qubits via invariant-based reverse engineering2022

    • 著者名/発表者名
      Yi-Hao Kang, Ye-Hong Chen, Xin Wang, Jie Song, Yan Xia, Adam Miranowicz, Shi-Biao Zheng, and Franco Nori
    • 雑誌名

      Physical Review Research

      巻: 4, 013233 ページ: 1-16

    • DOI

      10.1103/PhysRevResearch.4.013233

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Two-level systems with periodic -step driving fields: Exact dynamics and quantum state manipulations2021

    • 著者名/発表者名
      Shi Z.-C., Chen Y.-H., Qin W., Xia Y., Yi X.-X., Zheng S.-B., and Nori F
    • 雑誌名

      Physical Review A

      巻: 104, 053101 ページ: 1-18

    • DOI

      10.1103/PhysRevA.104.053101

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Fast binomial-code holonomic quantum computation with ultrastrong light-matter coupling2021

    • 著者名/発表者名
      Ye-Hong Chen, Wei Qin, Roberto Stassi, Xin Wang, and Franco Nori
    • 雑誌名

      Physical Review Research

      巻: 3, 033275 ページ: 1-13

    • DOI

      10.1103/PhysRevResearch.3.033275

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Fast and dephasing-tolerant preparation of steady Knill-Laflamme-Milburn states via dissipative Rydberg pumping2021

    • 著者名/発表者名
      Ri-Hua Zheng, Yang Xiao, S.-L. Su, Ye-Hong Chen, Zhi-Cheng Shi, Jie Song, Yan Xia, and Shi-Biao Zheng
    • 雑誌名

      Physical Review A

      巻: 103, 052402 ページ: 1-10

    • DOI

      10.1103/PhysRevA.103.052402

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Shortcuts to adiabaticity for the quantum Rabi model2021

    • 著者名/発表者名
      Chen Ye-Hong
    • 学会等名
      Invited Lecture at Harbin Institute of Technology
    • 招待講演

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公開日: 2022-12-28  

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