損失耐性のある量子測定の研究

容损量子测量研究

• 批准号: 21H04445
• 负责人: 山本 俊
• 金额: $ 27.04万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-05 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H04445/
• 关键词: 量子光学; 量子情報; 量子通信; 量子インターネット; 量子コンピュータ; 量子暗号; 量子エレクトロニクス; 量子計算; 量子ネットワーク; 量子中継

本研究課題では、様々な物理系で実現される物質量子系を光でつなぐ「量子インターネット」の中核となる「損失耐性のある量子測定」の基礎研究を行う。空間的に局在したスタティックな量子系である原子やイオン等の量子状態を伝搬する光を介して遠隔地に運び、別の量子系との間にエンタングルメントを形成する量子インターネット研究において、今後重要な課題となるのが、量子状態を運ぶ光の損失の指数関数的増大の抑制である。これには、多重化された光の量子状態に対する効率的な量子測定が必須であり、光ファイバー通信波長帯で動作する必要がある。特に核となる量子測定を通信波長帯で実現することを目指している。そのための要素技術として、必要なリソースとなる通信波長帯のGHZ状態等の多光子エンタングルメント状態の生成に向けた研究を行う。まずは、1560 nmの短パルスレーザーの２倍波(780 nm)を励起光源としたパラメトリック変換を用いた高効率な通信波長帯の２光子エンタングル状態光源を開発する。これを、光増幅器(EDFA)により増幅し、非線形結晶である導波路型PPLNの第２高調波発生により780nmの挟線幅レーザー(100 mW程度)を作製する。これを励起光として、導波路型PPLNによるパラメトリック下方変換を行うことで光子対光源を作成する。本年度はタンデム型導波路型PPLNを作成することで、サニャック干渉計のような複雑な光学系を用いないシングルパスの偏光エンタングルメント光子対発生を実現した。光子対の波長は非縮退（1541 nmと1580 nm）であり、通信波長帯となっている。また、多光子エンタングルメント状態の生成を目指して、２台の光源を実現した。さらに、周波数多重化された偏光エンタングルメント光子対発生の実現に成功した。

This research topic で は, others 々 な physics で be presently さ れ る substances quantum を light で つ な ぐ "quantum イ ン タ ー ネ ッ ト" の in nuclear と な る "lost patience の あ る quantum measurement" を の basic research う. Space に bureau in し た ス タ テ ィ ッ ク な quantum system で あ る atomic や イ オ ン の quantum states such as を 伝 move す る light を interface し て far to に arrive び, don't の quantum と の between に エ ン タ ン グ ル メ ン ト を form す る quantum イ ン タ ー ネ ッ ト research に お い て, in important な subject と な る の が, quantum state を ぶ の index number of masato raised の light loss Great inhibition である. こ れ に は, multiple さ れ た の light quantum state に す seaborne る な quantum measurement が sharper rate must be で あ り, light フ ァ イ バ ー communication wavelength 帯 で action す る necessary が あ る. Special に nuclear となる quantum determination を communication wavelength band で reality する とを とを とを finger て て る る る そ の た め の elements technology と し て, necessary な リ ソ ー ス と な る communication wavelength 帯 の GHZ state such as の multiphoton エ ン タ ン グ ル メ ン ト state の generated に to け を line う た research. ま ず は, 1560 nm の short パ ル ス レ ー ザ ー の double wave (780 nm) を wound up light と し た パ ラ メ ト リ ッ ク variations in を with い た high working rate な communication wavelength 帯 の two photon エ ン タ ン グ ル state light を open 発 す る. こ れ を, light good picture (EDFA) に よ り raised し, nonlinear crystal で あ る guided wave type road PPLN の high-profile wave 2 発 raw に よ り 780 nm の carry line width レ ー ザ ー (100 mW) を cropping す る. こ れ を wound up light と し て, guided wave type PPLN に よ る パ ラ メ ト リ ッ ク variations in を lines below う こ と で photon source を seaborne made す る. This year は タ ン デ ム type guided wave road type PPLN を made す る こ と で, サ ニ ャ ッ ク dry involved meter の よ う な complex 雑 な を department of light with い な い シ ン グ ル パ ス の polarization エ ン タ ン グ ル メ ン ト photon 発 seaborne raw を be presently し た. Photons are <s:1> non-shrinking (1541 nmと1580 nm) であ であ and communication wavelength band となって る る. ま た, multiphoton エ ン タ ン グ ル メ ン ト state の generated を refers し て, two の source を be presently し た. さ ら に, cycle for multiple さ れ た polarization エ ン タ ン グ ル メ ン ト photon 発 seaborne raw の be presently に success し た.

项目成果

光周波数ピンセット

光频镊子

• 发表时间: 2022
• 作者: 生田力三;横田雅世;小林俊輝;井元信之;山本俊
• 通讯作者: 山本俊

A fiber-coupled frequency converter based on a PPLN waveguide for quantum internet

用于量子互联网的基于PPLN波导的光纤耦合变频器

• 发表时间: 2021
• 作者: Shoichi Murakami;Rintaro Fujimoto;Toshiki Kobayashi;Rikizo Ikuta,;asuka inoue;takeshi umeki;ryoichi kasahara;tetsuya mukai;shigehito miki;Shigeyuki Miyajima;Masahiro Yabuno;Fumihiro China;Hirotaka Terai;Nobuyuki Imoto;Takashi Yamamoto
• 通讯作者: Takashi Yamamoto

量子インターネットとセキュリティ

量子互联网与安全

• 发表时间: 2023
• 作者: Huang Jian;Weng Su-Ming;Wang Xin;Zhong Jia-Yong;Zhu Xing-Long;Li Xiao-Feng;Chen Min;Murakami Masakatsu;Sheng Zheng-Ming;山本俊
• 通讯作者: 山本俊

Application of PPLN Waveguide Resonators to Quantum Information Processing

PPLN波导谐振器在量子信息处理中的应用

• 发表时间: 2023
• 作者: Zheyuan Liu;井出竜鳳;有馬孝尚;益田隆嗣;Rikizo Ikuta
• 通讯作者: Rikizo Ikuta

スタビライザー形式に基づく線形光学回路の解析

基于稳定器格式的线性光路分析

• 发表时间: 2022
• 作者: 山崎友裕;生田力三;山本俊
• 通讯作者: 山本俊