時間反転した量子光学系を利用した量子情報技術の古典光学的実現

利用时间反转量子光学系统的量子信息技术的经典光学实现

• 批准号: 15J06614
• 负责人: 小川 和久
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-04-24 至 2016-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J06614/
• 关键词: 光コヒーレンストモグラフィ; 光量子計測; 量子OCT; 時間反転対称性; 分散消去

光コヒーレンストモグラフィ(OCT)は光の干渉を利用して物質の断層構造を非接触・低侵襲に測定する手法であり、医療をはじめとした広い分野で利用されている。OCTではサンプルの持つ周波数分散によって分解能が低下するという問題があり、それを解決する手法として、量子もつれ光子対を用いた手法である量子OCTが提案されている。しかし、量子OCTで用いられる量子もつれ光源は一般に低出力であるため測定に長時間かかり、また測定画像に量子干渉に起因するアーティファクトが出現し画像を乱してしまうという問題がある。本研究では、量子OCTの時間反転系を用いることで、分散の影響を受けないOCTを古典光学的に実現できることを実験的に実証した。実験ではサンプルとして顕微鏡用のカバーガラスおよび100円硬貨を用いて測定のデモンストレーションを行い、分散の影響をキャンセルできていること、量子OCTと比べはるかに高出力であること、およびアーティファクトを除去できることを実証した。さらに、分散消去OCTの古典光学的実現の先行研究であるチャープパルス干渉法(CPI)と比較して、チャープパルス光が不要であること、およびCPIにおいて測定画像に現れるバックグラウンドノイズが除去できるという点にアドバンテージがあることを示した。本研究成果は、様々な国内学会、ワークショップ(QIT33、QUATUO研究会、QMKEK6、日本物理学会第71回年次大会)で発表、議論した。また国際学会QCMC2016にても発表予定である。さらに学術雑誌(Optics Express)に投稿し、2016年4月9日に掲載された。

The optical microscope is used to measure the fault structure of the substance without contact and low invasion. OCT is proposed to solve the problem of low resolution energy due to the dispersion of cycle number and quantum photon number. However, quantum OCT uses quantum light sources with generally low output but takes a long time to measure, and the image is disturbed due to quantum interference. In this paper, we prove that the time-dependent system of quantum OCT is affected by the dispersion of OCT and classical optics. The effect of dispersion on the measurement of micro-mirrors is demonstrated by the high output and the removal of micro-mirrors. A preliminary study on the realization of classical optics for dispersive cancellation OCT is presented in this paper. The results of this research have been presented and discussed by the National Institute of Physics (QIT33, QUATUO Research Institute, QMKEK6, 71st Annual Meeting of the Japanese Physical Society). International Society QCMC2016 Posted in Optics Express, April 9, 2016.

项目成果

Dispersion-cancelled and artifact-background-free optical coherence tomography

色散消除且无伪影背景的光学相干断层扫描

• 发表时间: 2015
• 作者: 中島保寿;薗田哲平，Igor G. Danilov，Torsten M. Scheyer，平山 廉;梶山慎太郎;○Kazuhisa Ogawa（Kyoto Univ./Hokkaido Univ.）・Masao Kitano（Kyoto Univ.）
• 通讯作者: ○Kazuhisa Ogawa（Kyoto Univ./Hokkaido Univ.）・Masao Kitano（Kyoto Univ.）

Classical realization of dispersion-canceled, artifact-free, and background-free optical coherence tomography

• DOI: 10.1364/oe.24.008280
• 发表时间: 2016-04-18
• 期刊: OPTICS EXPRESS
• 影响因子: 3.8
• 作者: Ogawa, Kazuhisa;Kitano, Masao
• 通讯作者: Kitano, Masao

Classical realization of “quantum-optical coherence tomography” by time-resolved pulse interferometry

时间分辨脉冲干涉测量“量子光学相干断层扫描”的经典实现

• 发表时间: 2016
• 作者: Nakajima;Y.;Danilov I. G.;Hirayama;R.;Sonoda;T. and Scheyer;T. M.;Kazuhisa Ogawa and Masao Kitano
• 通讯作者: Kazuhisa Ogawa and Masao Kitano

時間反転光学系を用いた量子干渉パターンの古典光学的実現および光計測への応用

利用时间反转光学系统实现量子干涉图样的经典光学及其在光学测量中的应用

• 发表时间: 2016
• 作者: 小川和久;北野正雄;梶山慎太郎，兵動正幸，中田幸男，吉本憲正，朝倉さや香;小川和久
• 通讯作者: 小川和久

量子力学の時間反転対称性を用いた 分散消去光コヒーレンストモグラフィの古典光学的実現

利用量子力学时间反转对称性的经典光学实现色散消除光学相干断层扫描

• 发表时间: 2016
• 作者: 中島保寿;小田 隆;林 昭次;Tanja Wintrich;Martin P. Sander;小川和久
• 通讯作者: 小川和久