| 研究概要 |
本研究提案では、測定誘起型量子状態操作を用いて、連続量量子情報処理と量子ビット量子情報処理の統合を視野に入れブ研究を行う。
具体的には、広帯域ユニバーサルスクイーザーを作製し、単一光子状態にスクイーズ操作を施し、シュレディンガーの猫状態を生成する。つまり、連続量の手法を用いて、量子ビットの状態を生成するというものである。スクイーズ操作は、連続量の量子情報処理に於いては最も基本的な操作の1つで、非常に重要であり、任意の入力状態に対応できるものは測定誘起型量子状態操作により実現可能であることが知られている(FilipetaL,Phys.Rev.A71,042308(2005))。スクイーザーとしては、光パラ.トリック発振器(OPO)等が古くから研究され性能も高いが、任意の入力状態に対してフィデリティ高くスクイーズ操作を施すことはできない。これは、OPO等の今まで知られてきたスクイーザーは、入力状態に直接非線形光学操作を施さなければならないため、どうしても損失が大きく、フィデリティが低くなるためである。それに対し、Fihpらにより提案された測定誘起型量子状態操作を用いたユニバーサルスクイーザーでは、入力そのものは線形光学素子のみを通すので損失は非常に少なく、ほぼ理想的なスクイーズ操作が可能である。ここでは、まず補助系としてスクイーズされた真空場を用意し(これはOPO等により高いレベルのスクイーズを得ることができる)、これをビームスプリッターを用いて入力光と合波させる。この結果、入力と補助系の間に量子エンタングルメントが生成され、補助系の測定による影響とその後のフィードフォワードによりスクイーズ操作を実現している。また、この測定誘起型量子状態操作は、量子テレポーテーション装置を一部改造することで実現できる。これは、量子テレポーテーションが入出力状態の等しい恒等変換であるのに対し、それを改造したユニバーサルスクイーザーでは、入力がスクイーズ操作を受けて出力されると言うこともできる。
本年度は、第一段階として、広帯域の量子テレポーテーション装置の開発を行った。その結果、10MHzの広帯域で量子テレポーテーションに成功した。さらに、非ガウス型の状態をテレポートすることにも成功した。
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