2012 Fiscal Year Annual Research Report
| Project Area | Optical science of dynamically correlated electrons in semiconductors |
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| Project/Area Number |
20104003
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
井元 信之 大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (00313479)
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| Project Period (FY) |
2008-04-01 – 2013-03-31
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| Keywords | 量子情報処理 / 単一光子 / エンタングルメント / 非線形光学効果 / 動的多体量子効果 / 微小共振器 / 光子統計 / 量子トモグラフィ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
［１］新しい量子計算手法の提案
対称性の破れによる長距離秩序を有する物質を用いた新たな量子計算手法を提案し、多体協調効果によって量子計算の熱雑音に対する耐性が著しく向上されるという現象を発見した。量子情報処理に使われる量子状態は雑音に非常に弱く、雑音から保護する新たな方法を確立することが大きな課題となっていた。今回、強磁性的相転移を有する新たな量子スピン模型（相互作用クラスター模型）を発見し、相転移点以下の熱平衡状態における多体協調現象を利用した量子計算法を提案した。解析の結果、相転移点以下の対称性が破れた物質相における長距離相関によって量子計算の精度が著しく改善されることが理論的に示された。有限温度熱平衡状態を用いた量子計算において、物質系にける相転移現象や長距離秩序と量子計算の熱雑音に対する耐性との間に密接な関係が得られたのは世界で初めてであり、今後この機構を利用することによって量子情報処理の実現に大きく寄与することが期待される。関連するH24年度の出版はPRL110、PRA87、PRE86、PRA86、Nature Comm.3
［２］量子情報を高忠実に保存する波長変換の実現
量子コンピューターや長距離量子暗号等の量子情報処理において量子メモリーが不可欠だが、量子メモリーの読み書きには可視光が用いられるのに対し、量子光通信では赤外の通信波長帯が使われており、この波長の齟齬が大きな問題だった。これまでなかなか実現されなかった可視光から通信波長帯への広帯域かつ量子的波長変換を、本プロジェクトでPPLN（周期分極反転ニオブ酸リチウム）を用いることにより実現して来たが、H24年度はさらに超伝導光子検出素子を用いることにより、変換の忠実度を飛躍的に上げることができた。関連するH24年度の出版はPRA87（前項のPRA87とは別論文）
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| Research Progress Status |
24年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
24年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] High-fidelity conversion of photonic quantum information to telecommunication wavelength with superconducting single-photon detectors2013
Author(s)
Rikizo Ikuta, Hiroshi Kato, Yoshiaki Kusaka, Shigehito Miki, Taro Yamashita, Hirotaka Terai, Mikio Fujiwara, Takashi Yamamoto, Masato Koashi, Masahide Sasaki, Zhen Wang, and Nobuyuki Imoto
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Journal Title
Physical Review
Volume: Ａ87
Pages: 010301-1-4
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] Dicke状態の拡張に必要な局所操作2012
Author(s)
小林俊輝, 生田力三, シャヒン・カヤ・オズデミル, 山本俊, 小芦雅斗, 井元信之
Organizer
第27回量子情報技術研究会
Place of Presentation
慶應義塾大学 日吉キャンパス
Year and Date
2012-11-27 – 2012-11-28
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[Presentation] High-fidelity frequency down-conversion of visible entangled photon pairs with superconducting single-photon detectors2012
Author(s)
R. Ikuta, H. Kato, Y. Kusaka, S. Miki, T. Yamashita, H. Terai, M. Fujiwara, T. Yamamoto, M. Koashi, M. Sasaki, Z. Wang, N. Imoto
Organizer
11th International Conference on Quantum Communication, Measurement, and Computing
Place of Presentation
Vienna University of Technology, Vienna, Austria
Year and Date
2012-07-30 – 2012-08-03
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[Presentation] High-fidelity wavelength conversion of a quantum state with a superconducting single photon detector2012
Author(s)
R. Ikuta, H. Kato, Y. Kusaka, S. Miki, T. Yamashita, H. Terai, M. Fujiwara, T. Yamamoto, M. Koashi, M. Sasaki, Z. Wang, N. Imoto
Organizer
第７回量子サイバネティクス総括班会議
Place of Presentation
ハイアットリージェンシー京都
Year and Date
2012-06-21 – 2012-06-22
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