標準量子限界を超える光計測に向けたパルススクイージングの極限性能の追求

追求超越标准量子极限的光学测量脉冲压缩的终极性能

• 批准号: 22KJ1078
• 负责人: 田口 富隆
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ1078/
• 关键词: 量子光学; スクイージング; 最適化; 非線形光学; ユニタリ変換; 多面光波変換; 行列最適化

真空場スクイージングは量子光学における基本的な操作の一つである。この操作を長時間安定して高いパフォーマンスで行うための手法を提案し、理論的な検討を行った。数値計算に基づいて得られる信号の性質を明らかにして、結晶の位相不整合量に対して線形に変化する性質の良い誤差信号が得られることがわかった。本提案手法では、スクイージング時に実験を停止させることなく系へのフィードバックを連続的に行うことができる。研究内容は査読付き国際学会CLEO-PRに投稿して採択され、当該年度に現地にて発表を行った。量子光学や光コンピューティングで注目を集めているユニタリ変換の構成法であるMultiplane light conversion(MPLC)法について、所望のユニタリ変換に高速に収束させるための構造及び反復的なアルゴリズムの提案をし、理論的な検討と数値計算に基づいて有用性を明らかにした。本手法は、これまで知られていた手法よりも実現するユニタリ行列の誤差を数桁オーダーで改善することができ、また収束までにかかるスピードも20倍以上高速化することができる。主研究に付随して、それまで明らかとなっていなかったユニタリ行列上のフロベニウスノルムに関するいくつかの性質を数学的に示し、この分野における公正な性能比較の基準を与えた。また、強度検出のみを用いた系に特に有用なノルムを構成した。以上の成果は、量子光学や光コンピューティングにおいて、スケーラブルで忠実度が高い計算を達成するための新たな選択肢を与える。研究内容は主著者・責任著者として論文としてまとめPhysical Review Appliedに投稿し、受理され、出版を待っている。また、査読付き国際学会CLEO-Europeに投稿し採択され、今年度発表予定である。

The vacuum field is the fundamental operation of quantum optics. The operation is stable for a long time. Number of calculation basis to obtain the property of the signal is clear, crystal phase unconformity to the property of the linear transformation of the error signal is obtained. This proposal is based on the following principles: The research contents were reviewed by the International Society for CLEO-PR, which was published in the current year. Quantum Optics: Multiplane Light Conversion(MPLC) Method for the Construction of Optical Light Converters at High Speed, Desired Optical Light Converters, and the Construction and Repetition of Optical Light Converters; Theoretical Analysis; Numerical Calculation; and Fundamental Utility. This method improves the number of errors in the rows and columns by more than 20 times. The main research focuses on the mathematical description of the nature of the software in the field of communication, and provides a benchmark for fair performance comparison at this juncture. The intensity of the signal is determined by the composition of the signal. The above achievements are related to quantum optics and optical technology. Research content: Author, author, author This year's edition of CLEO-Europe International Society is scheduled for publication.

项目成果

Stimulated Raman scattering imaging with quantum-enhanced balanced detection

采用量子增强平衡检测的受激拉曼散射成像

• 发表时间: 2022
• 作者: Zicong Xu;Kenichi Oguchi;Yoshitaka Taguchi;Yu Miyawaki;Yuki Sano;Shun Takahashi;Fumiya Harashima;Donguk Cheon;Kazuhiro Katoh;Yasuyuki
• 通讯作者: Yasuyuki

Entropy of Mode Mixers for Optical Unitary Converter based on Multi-Plane Light Conversion

基于多平面光转换的光一体转换器模式混合器的熵

• 发表时间: 2022
• 作者: Tanomura Ryota;Taguchi Yoshitaka;Tang Rui;Tanemura Takuo;Nakano Yoshiaki
• 通讯作者: Nakano Yoshiaki

Stimulated Raman scattering spectroscopy with quantum-enhanced balanced detection

具有量子增强平衡检测的受激拉曼散射光谱

• DOI: 10.1364/oe.456653
• 发表时间: 2022
• 期刊: Optics Express
• 影响因子: 3.8
• 作者: Xu Zicong;Oguchi Kenichi;Taguchi Yoshitaka;Sano Yuki;Miyawaki Yu;Cheon Donguk;Katoh Kazuhiro;Ozeki Yasuyuki
• 通讯作者: Ozeki Yasuyuki

Rapidly convergent fabrication-error-tolerant unitary processor using few-layer-redundant multi-plane light conversion

使用几层冗余多平面光转换的快速收敛制造容错单一处理器

• 发表时间: 2022
• 作者: Yoshitaka Taguchi;Yunzhuo Wang;Ryota Tanomura;Takuo Tanemura;Yasuyuki Ozeki
• 通讯作者: Yasuyuki Ozeki

Quantum-enhanced stimulated Raman scattering microscopy in a high-power regime

高功率状态下的量子增强受激拉曼散射显微镜

• DOI: 10.1364/ol.473130
• 发表时间: 2022
• 期刊: Optics Letters
• 影响因子: 3.6
• 作者: Xu Zicong;Oguchi Kenichi;Taguchi Yoshitaka;Takahashi Shun;Sano Yuki;Mizuguchi Takaha;Katoh Kazuhiro;Ozeki Yasuyuki
• 通讯作者: Ozeki Yasuyuki