測定とフィードフォワードを用いた量子状態制御の研究

昨年度までに様々な0光子状態から3光子状態までの重ね合わせを生成することに成功している。今年度はまず生成状態の非古典性や量子ゲートの補助状態としての有用性に関して評価を行った。それぞれの状態が所望の状態であることを示すためにWigner関数の対称性や非負値、密度行列の特徴を論じ、その考察を博士論文および投稿論文にまとめた。3次位相状態に関しては3次位相ゲートの補助状態として応用できる量子状態であるが、補助状態としての質もまた別に評価した。これについても今後投稿論文にまとめる予定である。3次位相ゲートの実装方法については理論的に提案されているのだが、その実装法にはいくつか工夫の余地がある。そもそも実験系全体が複雑であるために、実験的に簡便に行えるような光学系を考えだすことが重要となる。そのような視点から具体的な実験系をまとめ、実験可能性を考察した。3次位相ゲートを実現するためにはまだいくつか残された課題があるが、その中の一つであるゲイン可変2次位相ゲートの実証を今年度後半に行った。2次位相ゲートそのものは既に実証研究も報告されているが、ここではゲインをMHzオーダーで変えることができることが要求される。光学系の設計、MHz程度の帯域を持つゲイン可変古典チャンネルなどの電気回路を組み合わせることで実験を行ったところ、真空状態を入力した際の挙動が理論計算と一致することを確認した。現時点では時間の都合上、その他の状態を入力とした実験を行なっておらず、また実験系の最適化も行なっていないため、それらが次の課題である。今後はこれまでに行った3次位相状態生成の技術と組み合わせることで、3次位相ゲートの実証へと進展させる予定である。

昨年度までに様々な0光子状態から3光子状態までの重ね合わせを生成することに成功している。今年度はまず生成状態の非古典性や量子ゲートの補助状態としての有用性に関して評価を行った。それぞれの状態が所望の状態であることを示すためにWigner関数の対称性や非負値、密度行列の特徴を論じ、その考察を博士論文および投稿論文にまとめた。3次位相状態に関しては3次位相ゲートの補助状態として応用できる量子状態であるが、補助状態としての質もまた別に評価した。これについても今後投稿論文にまとめる予定である。3次位相ゲートの実装方法については理論的に提案されているのだが、その実装法にはいくつか工夫の余地がある。そもそも実験系全体が複雑であるために、実験的に簡便に行えるような光学系を考えだすことが重要となる。そのような視点から具体的な実験系をまとめ、実験可能性を考察した。3次位相ゲートを実現するためにはまだいくつか残された課題があるが、その中の一つであるゲイン可変2次位相ゲートの実証を今年度後半に行った。2次位相ゲートそのものは既に実証研究も報告されているが、ここではゲインをMHzオーダーで変えることができることが要求される。光学系の設計、MHz程度の帯域を持つゲイン可変古典チャンネルなどの電気回路を組み合わせることで実験を行ったところ、真空状態を入力した際の挙動が理論計算と一致することを確認した。現時点では時間の都合上、その他の状態を入力とした実験を行なっておらず、また実験系の最適化も行なっていないため、それらが次の課題である。今後はこれまでに行った3次位相状態生成の技術と組み合わせることで、3次位相ゲートの実証へと進展させる予定である。