連続量光量子情報処理の実現に向けた超伝導転移端センサ式光子数識別器の開発と検証

2022 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20K15187
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分30020:光工学および光量子科学関連
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 遠藤 護 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 講師 (90848003)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: 光子数識別器 / 非ガウス型状態 / 量子コンピュータ

研究成果の概要

超伝導ナノストリップ型光子検出器（SNSPD）の信号の立ち上がり部分を詳細に調べることで、従来光子の有無のみしか判別できないとされたSNSPDに光子数識別性能があることを示した。さらに波形解析を行うことで光子数識別性能が向上することも示した。また誤り耐性型光量子コンピュータに不可欠である非ガウス型状態の生成も行い、波長1545 nmの超短光波束に高品質な非ガウス型状態を生成することにも成功した。

自由記述の分野

量子光学

研究成果の学術的意義や社会的意義

光量子コンピュータは高速で大規模な量子計算が可能なプラットフォームとして注目されている。その最大の課題は、計算に非線形性を付与するために必要な非ガウス型状態と呼ばれる量子状態を如何にして生成するかである。本研究では生成に必要な光子数識別器を開発した。さらに、高速量子計算に適しているが光子エネルギーの小ささから実現が困難であった通信波長帯での非ガウス型状態の生成に成功した。この研究の延長には誤り耐性型量子コンピュータの実現があり、その学術的・社会的意義は極めて大きい。