光導波路素子を用いたスケーラブルな量子情報処理

点击翻译按钮获取中文摘要

光を用いた量子情報処理の大規模化に関して，周波数領域における光モード多重化によるアプローチを行っている．まず昨年度実施した実験（両側光サイドバンドモードにおける光子引き去り法の提案とSchrodingerの猫状態の生成，Wigner関数の負値の直接観測）に関して論文にまとめた．他，付随して以下の研究を行った．a.光ホモダイン測定の高周波限界に関する研究フォトダイオードにおける光電変換，光キャリア輸送の過程に存在する雑音により，フォトダイオードを用いた光ホモダイン測定のSN比が制約されうることに関して理論的・実験的研究を行った．高周波余剰雑音の理論モデルを導き，代表的なフォトダイオード材質に関して余剰雑音の大きさを予言した．また市販のフォトダイオードと連続波光レーザーを用いて余剰雑音の大きさを実験的に同定し，理論モデルと矛盾しない結果を得た．b.高次元線形フィルタを用いた光干渉計フィードバックコントローラの開発光量子情報処理ではビームスプリッタ相互作用が基本的な構成要素として用いられ，複雑なビームスプリッタネットワークを構成することが本質的に重要である．フリースペース光干渉計の光路長制御を高精度化するため，高次元線形フィルタを備えるデジタルフィードバックコントローラを開発した．このコントローラは光路長アクチュエータの線形応答に対する逆フィルタとしてはたらき，その周波数応答キャンセルすることによって，帰還ループの発振を抑えることを狙っている．FPGAと高速AD/DAチップを用いて，レイテンシが350nsの24次元線形フィルタを実装した．これによってピエゾ素子の弾性体共振の影響がキャンセルされ，制御帯域が3倍に拡大することを実証した．