量子もつれによる計測技術を応用した非対称型無線量子通信方式

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本年度に行った研究を要約すると次のようになる．(1) PSK型の非対称型量子通信方式に対する減衰の効果の解析：昨年度提案したPSK型の非対称型量子通信方式について，課題としていた減衰の効果について考察した．通信の安全性に関しては減衰無しの場合と同様に確保されるため，減衰により信頼性がどのように変わるかを計算した．その結果，減衰無しでもっとも信頼性の高かった「最適状態」が減衰ありの場合には最適とならないことがわかった．次年度，減衰がある場合に最適となる状態を見いだすことを目指す．(2) 量子通信に関わる基礎的研究：本研究課題を支える量子通信の基礎的な研究として，(a)非対称量子信号の通信路容量計算，(b)混合状態に対する量子測定BWSRMの最適重み，(c)量子最適受信機の実験について，研究を進めた．(a)について，非対称信号の部分対称性を用いて密度作用素の固有値問題の簡単化を行い，その結果を通信路容量計算に応用することで従来よりも詳細な通信路容量特性を明らかにした．(b)は量子通信分野で重要な量子測定BWSRMについて，混合状態信号に対しては最適重みが一意で無いことなどを明らかにした．(c)は1997年に光学系で実施された実験を量子コンピュータにより実施した．(3) 量子計測に関わる基礎的研究：本研究の特徴は，量子もつれを利用した量子計測の知恵を量子通信に持ち込むことにあるため，本年度は量子計測に関し量子ゴーストイメージングの研究を進めた．まず，これまでの研究で用いてきた積状態を使った解析手法の妥当性を検証した．次に，不完全要因のひとつといえる散乱の影響について，簡易モデルを用いて考察し，得られる画像の例を示した．これにより，量子ゴーストイメージングが通常のイメージング技術よりも不完全要因に強く，明確な優位性を持つことが，視覚的にも容易に理解できるようになった．