量子情報処理の実現に向けたエンタングルメントの理論的研究

实现量子信息处理的纠缠理论研究

• 批准号: 07J01377
• 负责人: 東 浩司
• 金额: $ 1.73万
• 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: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07J01377/
• 关键词: 量子情報; エンタングルメント; 長距離量子通信; 量子メモリー; 量子コンピュータ; 量子通信; 量子限界; 情報の複製; 情報の消去

本研究では、量子情報処理におけるエンタングルメントの本質的な役割を明らかにすることを通じ、量子情報処理の実現を促すことを目的としてきた。本年度の主たる研究成果は、(1)コヒーレント光を用いたエンタングルメント生成方式の提案(Phys.Rev.A80,060303(R))、(2)コヒーレント光に基づく任意のエンタングルメント生成の理論限界の導出(Phys.Rev.A81,022325)、そして(3)量子中継方式と量子コンピュータを実現する単一モジュールの発見の3点である。成果(1)では、非共鳴レーザー光と量子メモリーとの相互作用に基づき、離れた量子メモリー間にエンタングルメントを生成する方式を提案した。この方式は線形光学素子と光子数検出器の単純構成であるにも関わらず、既存のエンタングルメント生成方式の効率を凌駕する。また、成果(2)においては、その相互作用と通信路中で発生する光損失を仮定し、任意のエンタングルメント生成方式が従う理論限界を導出した。その結果、(1)の成果で与えられたエンタングルメント生成方式は、その理論限界を到達する方式であることが明らかとなった。さらに、本年度の研究により、そのエンタングルメント生成方式は、実は離れた2つの量子メモリーのパリティを非破壊に測定する装置として機能していることがわかった。このパリティ非破壊測定の役割は多岐にわたり、この測定装置だけで、量子通信の長距離化に必須な量子中継方式が構築可能であることが明らかとなった。さらに、その装置を洗練していくことにより、最終的には量子コンピュータすらも実現可能であることが明らかになった。従って、この測定装置は長距離量子通信と量子コンピュータを単独で構築できる単一モジュールと形容できる。

This study で は, quantum information 処 に お け る エ ン タ ン グ ル メ ン ト の nature cut を な service Ming ら か に す る こ と を tong じ, quantum information 処 の be を now promote す こ と を purpose と し て き た. Research achievements this year の main た る は, (1) コ ヒ ー レ ン ト light を with い た エ ン タ ン グ ル メ ン ト generation の proposal (Phys. Rev. A80, 060303 (R)), (2) コ ヒ ー レ ン ト light に base づ く arbitrary の エ ン タ ン グ ル メ ン ト generated の theory limit の export (Phys. Rev. A81, 02 2325), そ し て in (3) quantum 継 way と quantum コ ン ピ ュ ー タ を be presently す る 単 a モ ジ ュ ー ル の 発 see の 3 point で あ る. Results (1) で は, non resonance レ ー ザ ー と light quantum メ モ リ ー と の interaction に base づ き from れ た quantum メ モ リ ー between に エ ン タ ン グ ル メ ン ト を generated す る way を proposal し た. こ の way は linear optical element child と photon number 検 extractor の 単 pure form で あ る に も masato わ ら ず, existing の エ ン タ ン グ ル メ ン ト generation の を sharper rate above す る. ま た, (2) に お い て は, そ の と communication way of interaction between で 発 raw す る light loss を 仮 し, arbitrary の エ ン タ ン グ ル メ ン ト generation が 従 う theory limit を export し た. そ の results, (1) の で and え ら れ た エ ン タ ン グ ル メ ン ト generation は, そ の theory limit を reach す る way で あ る こ と が Ming ら か と な っ た. さ ら に, this year's の に よ り, そ の エ ン タ ン グ ル メ ン ト generation は, be は from れ た 2 つ の quantum メ モ リ ー の パ リ テ ィ を not broken 壊 に determination す る device と し て function し て い る こ と が わ か っ た. こ の パ リ テ ィ not broken 壊 determination of cutting は の service gaps more に わ た り, こ の measurement device だ け で, quantum communication の long-distance に が building must な quantum 継 way could で あ る こ と が Ming ら か と な っ た. さ ら に, そ の device を washs practice し て い く こ と に よ り, eventually に は quantum コ ン ピ ュ ー タ す ら も may be presently で あ る こ と が Ming ら か に な っ た. 従 っ て, こ の measurement device は long-distance quantum communications と コ ン ピ ュ ー タ を 単 alone で build で き る 単 a モ ジ ュ ー ル と describe で き る.

项目成果

Catalytic impartment and absorption of quantum information

量子信息的催化传递和吸收

• 发表时间: 2007
• 作者: 東浩司;東浩司;東 浩司;東 浩司;東 浩司
• 通讯作者: 東 浩司

Coherent-state-based entanglement generation by middle-point measurement

通过中点测量产生基于相干态的纠缠

• 发表时间: 2009
• 作者: Koji Azuma;Naoya Sota;Ryo Namki;Sahin Kaya Ozdemir;Takashi Yamamoto;Masato Koashi;Nobuyuki Imoto;東浩司;武田仁
• 通讯作者: 武田仁

Quantum cloning with nonlocal assistance: Complement of Jozsa's stronger no-cloning theorem

非局域辅助的量子克隆：对 Jozsa 更强的非克隆定理的补充

• 发表时间: 2007
• 作者: 東浩司;東浩司;東 浩司;東 浩司
• 通讯作者: 東 浩司

Optimal entanglement generation in hybrid quantum repeaters

混合量子中继器中的最佳纠缠生成

• 发表时间: 2009
• 作者: 東浩司;宗田尚也;並木亮;シャヒンカヤ オズデミル;山本俊;小芦雅斗;井元信之
• 通讯作者: 井元信之

Optimal entanglement generation for efficient hybrid quantum repeaters

• DOI: 10.1103/physreva.80.060303
• 发表时间: 2009-12-01
• 期刊: PHYSICAL REVIEW A
• 影响因子: 2.9
• 作者: Azuma, Koji;Sota, Naoya;Imoto, Nobuyuki
• 通讯作者: Imoto, Nobuyuki