周波数領域での大規模光量子計算の研究

频域大规模光量子计算研究

• 批准号: 20J20261
• 负责人: 山崎 友裕
• 金额: $ 1.98万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-24 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J20261/
• 关键词: 線形光学量子計算; 周波数多重化; 量子周波数コム; 光子; 量子情報; 量子計算; 量子通信; 周波数多重; 線形光学; 量子光学

光子を用いた大規模な量子情報処理に向けて以下の研究を行った。（1）これまで行ってきた周波数多重化偏光エンタングル光子対の生成と、それに波長分割多重（WDM）を組み合わせたエンタングルメント配送の研究成果を論文にまとめて出版した。（Sci Rep 12, 8964 (2022), Opt. Express 30, 36711-36716 (2022)）。これによって、従来の方法と比べて、高効率かつ高多重度な周波数多重化エンタングルメント配送が実証された。（2）単一光子周波数コムを量子ビットとして用いるエンコード方法をさらに理論的に拡張し、具体的な量子計算プロトコルを提案した。このプロトコルでは、状態生成器に加えて、時間分解検出器、ビームスプリッター、光インターリーバーというパッシブな素子のみを用いてユニバーサルな量子計算が可能であり、エラーが生じにくく比較的実装が容易なプロトコルであると考えられる。さらに、状態生成の具体的な実験セットアップを提案し、エラー率を抑えるために必要な実験パラメータを導出することで、現在の実験技術でほぼ到達可能な範囲にあることを示した。この内容を論文にまとめて出版した（arXiv:2301.03188,accepted in Phys. Rev. Lett.）。（3）光子を用いた量子情報処理に不可欠な線形光学回路を解析するための新たな理論手法を提案した。さらに、この理論手法に基づき、エンタングルしていない光子を補助的に用いた場合の線形光学回路によるベル測定について解析を行った。結果として、同様のセットアップで最大の成功確率を導出し、さらにその漸近的な振る舞いを解析的に導出した。これらを論文にまとめて、現在投稿中である（arXiv:2301.06551）。この理論手法によって、線形光学回路を用いた量子情報処理の可能性がさらに広がることが期待できる。

Photon applications in large-scale quantum information processing to the following research (1) The research results of wavelength division multiplexing (WDM) are published in this paper.（Sci Rep 12, 8964 (2022), Opt. Express 30, 36711-36716 (2022)）。This method is more efficient than traditional methods, and it is more efficient than traditional methods. (2) Single photon cycle number, quantum computation, method, theory, and proposal. Quantum computing is possible, state generator is added, time decomposition detector is added, light source is added, element is added, quantum computing is added, state generator is added, time decomposition detector is added, light source is added, element is added, element is added, quantum computing is added, state generator is added, time decomposition detector is added, light source is added, element is added, element is added, quantum computing is added, state generator is added, time decomposition detector is added, state generator is added, time decomposition detector is added, state generator is added, time decomposition detector is added, state generator is added, time decomposition detector is added, time decomposition is added In addition, the specific conditions of state generation are proposed, the necessary conditions are derived, and the actual technology is shown. The content of this paper was published (arXiv:2301.03188,accepted in Phys. Rev. Lett.). (3) Photon application quantum information processing can not be resolved without a new theoretical approach. In this paper, the theoretical method is based on the analysis of photons in the application of linear optical circuits. The results show that the maximum success rate of the same sample is derived, and the asymptotic oscillation is derived. This article is currently being submitted (arXiv:2301.06551). The theoretical approach to quantum information processing and the application of linear optical circuits are expected.

项目成果

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

Entanglement distribution using a biphoton frequency comb compatible with DWDM technology

使用与 DWDM 技术兼容的双光子频率梳进行纠缠分布

• DOI: 10.1364/oe.469344
• 发表时间: 2022
• 期刊: Optics Express
• 影响因子: 3.8
• 作者: Fujimoto Rintaro;Yamazaki Tomohiro;Kobayashi Toshiki;Miki Shigehito;China Fumihiro;Terai Hirotaka;Ikuta Rikizo;Yamamoto Takashi
• 通讯作者: Yamamoto Takashi

DWDM技術に適した共振器増強パラメトリック下方変換による偏光エンタングル光子対配送

通过适用于 DWDM 技术的腔增强参量下转换进行偏振纠缠光子对传输

• 发表时间: 2023
• 作者: 小林俊輝;藤本 倫太朗;山崎 友裕;三木 茂人;知名 史博;寺井 弘高;生田 力三;山本 俊
• 通讯作者: 山本 俊

Cavity-enhanced broadband photonic Rabi oscillation

• DOI: 10.1103/physreva.103.033709
• 发表时间: 2021-03-18
• 期刊: PHYSICAL REVIEW A
• 影响因子: 2.9
• 作者: Ikuta, Rikizo;Kobayashi, Toshiki;Yamamoto, Takashi
• 通讯作者: Yamamoto, Takashi