全光量子中継のための大規模量子もつれ状態の生成

用于全光量子中继的大规模量子纠缠态的生成

• 批准号: 22KJ2202
• 负责人: 村上 翔一
• 金额: $ 1.6万
• 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: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ2202/
• 关键词: タンデム型type-2疑似位相整合導波路; 全光量子中継; 自発的光パラメトリック下方変換; 量子鍵配送

本年度は全光量子中継に関連する以下の二つの研究を行った。(1) Tandem type-2疑似位相整合PPLN導波路を設計した。この導波路は偏光自由度で量子的にもつれた光子対を作る際に、サニャック干渉計のような大規模な光学回路を必要としないため、自発的パラメトリック下方変換(SPDC)を用いて大規模な量子もつれ状態を作る際に有用であると考えられる。さらに、設計した導波路を用いた偏光自由度での量子もつれ光子対源を二個作成した。それぞれの光子対源を780 nmの連続光レーザーで励起して発生した光子対の状態を、量子状態トモグラフィを用いて測定した。その結果、これら2台の光子対源から発生した光子対と理想的な偏光量子もつれ状態との忠実度は、どちらの光子対源においても90%を超えており、偏光自由度で強く量子的にもつれた状態であることがわかった。今後はこの作成した光子対源から発生した伝令付き単一光子同士のHOM干渉を観測することを目指す。(2)近年量子鍵配送(QKD)プロトコルの研究は長年研究されてきたpoint-to-pointのプロトコルを超えて、通信する二者間に一つの中継地点を設けることで、通信距離に対する秘密鍵生成レートのスケーリングを向上させる研究が多く行われている。そこで、検出効率が1でない現実的な検出器を使用している下で、単一ノードで全光量子中継を行うプロトコルをNTT物性科学基礎研究所の東氏と共に提案した。さらに、このプロトコルがきちんと動作することを数値的に確かめ、通信距離に対して必要な光子数を見積もった。

This year, the following two research projects were carried out in the field of all-optical quantum chemistry. (1)Tandem type-2 suspected phase integration PPLN waveguide design The waveguide is a polarization freedom, a quantum state, a photon pair, and a large-scale optical loop. The waveguide is a polarization freedom, a quantum state, and a quantum state. In this paper, the design of waveguide, polarization freedom and quantum structure of photon source are discussed. Photon source excitation at 780 nm and photon state measurement As a result, two photon pairs are generated, and two photon pairs are generated. In the future, the photon source will be generated, and the photon source will be detected. (2)In recent years, quantum bond distribution (QKD) has been studied for many years, including point-to-point distribution, communication, and secret bond generation. A detector with a detection efficiency of 1 can be used in all optical quantum systems. The number of photons required for the communication distance is calculated.

项目成果

タンデム型type-II 疑似位相整合PPLN 導波路による非縮退光子対生成

使用串联 II 型准相位匹配 PPLN 波导生成非简并光子对

• 发表时间: 2022
• 作者: 林祥吾;村上翔一;小林俊輝;知名史博;三木茂人;寺井弘高;小玉剛史;澤谷恒明;大友昭彦;下井英樹;生田力三;山本俊
• 通讯作者: 山本俊