単一量子テレポーテーション素子を用いたスケーラブルなハイブリッド型多段階量子操作

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ハイブリッド技術の実用化に向け，量子エラー訂正研究への第一歩を踏み出した。具体的には、光を用いた量子情報処理の最大の弱点である光子ロスを克服する第一歩として、２光子の重ね合わせ状態（時間2モード量子トリット）の生成と量子テレポーテーションを平成27年に行った。この成果を平成28年に博士論文としてまとめた。今後は，再現性を確認したのちに、国際誌の論文と国際学会にて発表したい。平成28年10月から平成29年3月までドイツ、エアランゲンにある光科学のためのマックスプランク研究所（Max-Planck-Institut fuer die Physik des Lichts, MPL）を訪問した。ここでは、上記の研究テーマで用いた連続量量子情報技術を高出力光ファイバーレーザーという産業応用へとつなげる架け橋の一つとなりうる研究に携わる機会を得た。kWオーダーの出力を可能とする高出力光ファイバーレーザーは、そのレーザーカッターによるレーザー加工などの産業応用や、高出力レーザーを用いて物質の内部構造を探求する学術的な応用から注目を浴びている。このように高出力レーザーの需要が増す時代背景はある一方で、その出力パワーは頭打ちに差し掛かっている。その原因として、(i)ブリルアン散乱によるファイバー内部の反射、(ii)コヒーレント結合における位相ロックの不完全性とがある。いずれも量子力学的な効果である。このような量子光学的な問題は、連続量量子情報処理や重力は干渉計で用いられている技術を適応することで解決出来る事が期待される。このような、高出力レーザーの量子力学的な効果に焦点を当てた研究は、世界で初めての試みである。この中で、申請者は、とりわけ(ii)の課題を担当した。平成28年11月末から実験準備を始め、同年の12月に光学系の立ち上げを完了した。