通信波長帯パルス光による量子エンタングルメントの生成と量子通信への応用

通信波段脉冲光产生量子纠缠及其在量子通信中的应用

基本信息

批准号：
08J06553
负责人：
衞藤雄二郎
金额：
$ 0.77万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology (2009)Kyoritsu Women's University (2008)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2009
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は、量子通信の実現である。昨年度まで、通信波長帯のパルス光を用いて、光の直行位相振幅エンタングルメントを生成し、それらの光を用いて量子通信の実験的な検証を行ってきた。光は、情報伝送の媒体に最適であるが、強い相互作用が得にくいという欠点を有する。今年度は、共振器量子電磁力学(CQED)の実験的研究を行ってきた。CQED系は、強い光場と原子間の相互作用を得る事が可能であるという利点を有する。故に、強い相互作用を得る事が困難であるという光子系の弱点を補う事ができる。本年度は171Yb原子の^1S_0-^3P_1遷移によるCQED系を用いた実験的研究を行ってきた。171Yb原子の基底状態は、核スピン1/2のみを持つ。核スピンの磁気モーメントは、電子スピンのそれに比べ3桁程度小さいという特徴を持つため、長いコヒーレンス時間を有するQubitの候補として期待されている。研究目的は、CQED系の特徴である光子と原子との強い相互作用を利用し、単一のYb原子を制御・観察するという事である。具体的には、(1)単一核スピンQbitに対するFaraday回転相互作用の実現、(2)単一Yb原子の共振器モード内での捕獲及び冷却、(3)単一Yb原子の核スピントモグラフィーを実験的に実現した。

这项研究的目的是实现量子通信。直到去年，使用通信波长频段中的脉冲光生成光的正交相位振幅纠缠，并使用这些灯实验验证量子通信。光是信息传输媒体的理想选择，但缺点是很难进行强烈的相互作用。今年，我们对谐振器量子电磁作用（CQED）进行了实验研究。 CQED系统的优势是可以获得强烈的光场和原子相互作用。因此，它可以补偿光子系统的弱点，这很难实现强烈的相互作用。今年，我们使用CQED系统使用 ^1s_0- ^3p_1 171yb原子的过渡进行了实验研究。 171yb原子的基态仅具有1/2的核自旋。核自旋的磁矩的特征是比电子自旋小的三个数量级大约三个数量级，并且有望成为Qubit的候选者，该Qubit具有很长的连贯性时间。该研究的目的是通过利用光子和原子之间的强相互作用来控制和观察一个YB原子，这是CQED系统的特征。具体而言，我们在实验中实现了（1）实现了单个核自旋Qbit的法拉第旋转相互作用，（2）在谐振器模式下单个YB原子的捕获和冷却，以及（3）单个YB原子的核自旋断层扫描。