量子情報処理に向けた２次元クラスター状態の生成及び時間領域量子計算の実現

二维簇态的生成和量子信息处理的时域量子计算的实现

• 批准号: 18J21684
• 负责人: ASAVANANT WARIT
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-25 至 2021-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18J21684/
• 关键词: 量子情報処理; 量子光学; 一方向量子計算; 量子エンタングルメント; 連続量量子計算

本研究は量子コンピューターの実現に向けて光の特性及び時間領域手法による実現を模索するとして「量子情報処理に向けた２次元クラスター状態の生成及び時間領域量子計算の実現」をテーマに研究を行った。前年度の成果として、本研究の手法の中で最重要な量子的なリソースである「2次元クラスター状態」を論文【W. Asavanant et al., Science 366, 373 (2019).】にしたうえで、時間領域クラスター状態を実際に利用する原理実証実験も行った。今年度ではまずはその時間領域クラスター状態を利用した実験の成果を論文にまとめて投稿しているとともに国際学会にて共同研究者が発表を行った。また本研究は今年度で最終年度となるが、次のステップに向けて、時間領域手法をさらに応用を拡張し、本研究で獲得したユニバーサルリソースを誤り訂正可能なユニバーサルリソースに昇格する「3次元クラスター状態」の生成理論を論文にした【K. Fukui, W. Asavanant, A. Furusawa, Phys. Rev. A 102, 032614 (2020).】。またもう一つの成果としては原理実証実験から脱却しもっと現実的なデバイスに近づくために自由空間の光学系ではなくファイバー系を使ったコンパクトなクラスター状態生成系の研究も始めた。これらの成果によって現在の主流の量子コンピューターの研究と一線を画し、光を使った時間領域多重の長期的な将来性及びその実用性を示すことができ、且つ最終的なゴールである誤り訂正可能ユニバーサル量子計算の実現への新たな道を開拓することに成功したといっても過言ではない。

This study focuses on the realization of quantum information processing in the field of optical properties and time domain techniques. The results of the previous year and the most important of the methods of this study are the "two-dimensional state" paper [W. Asavanant et al., Science 366, 373 (2019).】The principle of time domain is used to prove the behavior of the user. This year's report is published in the form of a report by a co-investigator of the International Society of Science and Technology. This study is based on the theory of generation of "three-dimensional state" in the final year of this year. Fukui, W. Asavanant, A. Furusawa, Phys. Rev. A 102, 032614 (2020).】。The research on the optical system of free space is the beginning of the research on the state generation system of free space. The results of this research are now mainstream in quantum computing research and development, and the success of this research is reflected in the multiple, long-term futurity and practicality of time domain.

项目成果

Temporal-mode continuous-variable three-dimensional cluster state for topologically protected measurement-based quantum computation

• DOI: 10.1103/physreva.102.032614
• 发表时间: 2020-04
• 期刊: Physical Review A
• 影响因子: 2.9
• 作者: Kosuke Fukui;W. Asavanant;A. Furusawa

大規模クラスター状態の生成に向けたファイバーベース光学系による 1545 nm 帯の量子もつれの生成

使用基于光纤的光学系统在 1545 nm 波段生成量子纠缠，以生成大规模簇态

• 发表时间: 2020
• 作者: 中村 智裕;アサバナント ワリット;シャロンソンバトアモン バラミー;園山 樹;柏崎 貴大;梅木 毅伺;遠藤 護;吉川 純一;古澤 明
• 通讯作者: 古澤 明

Optical quantum information processing and storage

光量子信息处理与存储

• DOI: 10.1117/12.2320476
• 发表时间: 2018
• 期刊: SPIE Proceedings
• 作者: Jun-ichi Yoshikawa;Yosuke Hashimoto;Hisashi Ogawa;Takahiro Serikawa;Yu Shiozawa;Masanori Okada;Warit Asavanant;Atsushi Sakaguchi;Naoto Takanashi;Fumiya Okamoto;Kan Takase;Masaya Kobayashi;Shota Yokoyama;Shuntaro Takeda;Peter van Loock;Akira
• 通讯作者: Akira

Time-Domain Multiplexed Two-Dimensional Cluster State for Large-Scale Universal Multi-Input One-Way Quantum Computation

用于大规模通用多输入单向量子计算的时域复用二维簇状态

• 发表时间: 2019
• 作者: W. Asavanant;Y. Shiozawa;B. Charoensombutamon;H. Emura;S. Yokoyama;R. N. Alexander;N. C. Menicucci;S. Takeda;J. Yoshikawa;H. Yonezawa;and Akira Furusawa
• 通讯作者: and Akira Furusawa

Continuous-variable Quantum Teleportation of States Multiplexed in Time Domain

时域复用状态的连续变量量子隐形传态

• 发表时间: 2020
• 作者: B. Charoensombutamon;W. Asavanant;T. Nakamura;T. Ebihara;S. Yokoyama;R. Alexander;N. Menicucci;M. Endo;J. Yoshikawa;H. Yonezawa;A. Furusawa
• 通讯作者: A. Furusawa