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2015 年度 実績報告書

時間反転対称性に基づく量子相関の制御と光計測への応用

研究課題

研究課題/領域番号 25287101
研究機関京都大学

研究代表者

北野 正雄  京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70115830)

研究分担者 中西 俊博  京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (30362461)
小林 弘和  高知工科大学, 工学部, 准教授 (60622446)
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワード量子光学 / 時間反転対称性 / 光計測 / 量子相関
研究実績の概要

時間反転対称性を利用した量子コヒーレンストモグラフィーの古典的実現に関して、和周波変換を利用してHong-Ou-Mandel干渉を実現する方法を研究してきた。これにより、群速度分散による分解能の低下を防ぎながら、従来の量子コヒーレンストモグラフィーの弱点であった信号強度を大幅に改善することに成功した。しかし、反射面が複数ある場合に実際の反射面の中間に偽の信号(アーティファクト)が生成される問題があった。本年度は、この問題に対処するためにSubtraction methodと呼ぶ測定手法を導入し、アーティファクト除去およびそれに伴って発生するバックグラウンド信号の除去が可能であることを示した。干渉計内の偏光を操作することにより干渉条件を切り替え、その差分を取ることで必要となる信号のみを抽出することができる。実験は、硬貨の断層撮影を分散媒質の影響下で行い、分散の影響を受けずバックグラウンドもない信号の取得に成功した。
時間反転対称性を利用した上記の分散消去の原理を基にして、従来のOCT技術で取得したデータに対して計算処理を施すことで分散の影響を除去する手法を考案して実験を行った。時間反転対称性を利用した量子OCTと比較すると、計算処理により深さ分解能が若干低下するが、従来のOCTの実験系を変えることなく分散の影響を除去できるという利点がある。本年度は複数の反射面に対するOCTの実験を行ない、計算処理の過程で二つの反射点のちょうど中間に発生する余分な信号を平均化処理によって除去して、多重反射についても分散の影響を消すことが可能であることを実証した。また、時間対称な測定理論である弱測定において、古典的な空間相関を持った光渦ビームを測定系として用いた場合の計算を近似無しで行ない、光渦ビームを使用した際のメリットについて明らかにした。

現在までの達成度 (段落)

27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

27年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

27年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

27年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Classical realization of dispersion-canceled, artifact-free, and background-free optical coherence tomography2016

    • 著者名/発表者名
      Kazuhisa Ogawa and Masao Kitano
    • 雑誌名

      Optics Express

      巻: 24 ページ: 8280-8289

    • DOI

      10.1364/OE.24.008280

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Observation of nonlinear variations in three-vertex geometric phase in two-photon polarization qutrit2015

    • 著者名/発表者名
      Kazuhisa Ogawa, Shuhei Tamate, Hirokazu Kobayashi, Toshihiro Nakanishi, Masao Kitano
    • 雑誌名

      Physical Review A

      巻: 91 ページ: 062118

    • DOI

      10.1103/PhysRevA.91.062118

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Post-selected von Neumann measurement with Hermite-Gaussian and Laguerre-Gaussian pointer states2015

    • 著者名/発表者名
      Yusuf Turek, Hirokazu Kobayashi, Tomotada Akutsu, Chang-Pu Sun, and Yutaka Shikano
    • 雑誌名

      New Journal of Physics

      巻: 17 ページ: 083029

    • DOI

      10.1088/1367-2630/17/8/083029

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 量子力学の時間反転対称性を用いた分散消去光コヒーレンストモグラフィの古典光学的実現2016

    • 著者名/発表者名
      小川和久, 北野正雄
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      東北学院大学, 仙台市, 宮城県
    • 年月日
      2016-03-19 – 2016-03-22
  • [学会発表] Improvement of depth resolution in optical coherence tomography of dispersive medium with multiple reflections2015

    • 著者名/発表者名
      Takanori Fujimoto, Hirokazu Kobayashi, and Katsushi Iwashita
    • 学会等名
      Asia Communications and Photonics Conference
    • 発表場所
      Hong Kong Conference and Exhibition Centre, Hong Kong, China
    • 年月日
      2015-11-19 – 2015-11-23
    • 国際学会
  • [学会発表] 光波の自由空間伝搬モードを測定系とした弱測定の定式化 II2015

    • 著者名/発表者名
      小林弘和, Yusuf Turek, 鹿野豊
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      関西大学千里山キャンパス, 吹田市, 大阪府
    • 年月日
      2015-09-16 – 2015-09-19
  • [学会発表] 多重反射を含む分散媒質中のOCTにおける深さ分解能の向上2015

    • 著者名/発表者名
      藤本貴紀, 小林弘和, 岩下克
    • 学会等名
      電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • 発表場所
      東北大学川内北キャンパス, 仙台市, 宮城県
    • 年月日
      2015-09-08 – 2015-09-11
  • [学会発表] 弱測定を用いた高感度計測と状態の可視化2015

    • 著者名/発表者名
      小林弘和
    • 学会等名
      プラズマ科学のフロンティア研究会2015
    • 発表場所
      核融合科学研究所, 土岐市, 岐阜県
    • 年月日
      2015-07-29 – 2015-07-29
    • 招待講演
  • [備考] 量子電磁工学研究室ホームページ(量子計測)

    • URL

      http://www-lab15.kuee.kyoto-u.ac.jp/index.php?id=7

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公開日: 2017-01-06  

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