本研究の目的は,量子計算・量子通信等で重要な光の非ガウス状態を,汎用的およびノイズ・モデル化誤差に対して頑健な量子フィードバック制御により生成する理論と手法を確立することである.特に,汎用性が高く,比較的容易に実現可能な光学系に対し,量子制御理論に裏付けされた非線形量子フィードバック制御を施すことによって実現することを考える.線形系の光学系に対し,線形フィードバックを施すだけでは非ガウス状態は生成できないが,非線形なフィードバックを施すことにより,それを実現するというのが本研究における新規性である.具体的には本研究では次の課題の解決を目指している.課題(1) 非ガウス状態を実現する光学系(含む観測系・操作系)のクラスの特定と設計.課題(2) 量子フィルターと制御則の導出および実現可能な非ガウス状態のクラスの特定.課題(3) 制御性能と汎用性の検証.このうち平成28年度では次の結果を得た.つまり課題(3)における制御性能について,種々の初期状態や制御パラメータの組み合わせに基づく数値実験を行い,非ガウス状態生成の性能を評価した.また制御パラメータと量子状態の遷移の関係を示す結果を得た.特に cubic state の生成に関する過去の知見との関係から,理論的に類推できる,提案する量子フィードバック系の制御性能の程度,および制御性能の意味で適切な初期状態・制御パラメータに関する合理的な結果を得た.また初期状態から非ガウス生成に要する時間,実験装置の仕様についても,さらなる知見を得た.また本研究のさらなる発展として,複数の量子系からなる量子ネットワークへの拡張を考慮した.現在,得られた結果をまとめ学術誌に投稿・査読中である.
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