Universal quantum media conversion in diamond quantum storage

钻石量子存储中的通用量子介质转换

基本信息

批准号：
20H05661
负责人：
小坂英男
金额：
$ 125.47万
依托单位：
Yokohama National University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-08-31 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究では、NV遠方の深層炭素集団を量子ストレージとし、幾何学的デカップリングによる深層炭素の個別量子もつれ生成、単一光子から単一深層炭素への選択的な量子メディア変換、任意の深層炭素間の量子もつれ測定、量子符号化によるフォールトトレラント化、NVアンサンブルへの拡張による大規模量子ストレージ化を実現する。完全無磁場下で動作する量子ストレージは超伝導量子ビットとの整合性が高く、量子インターネットで接続された量子コンピュータネットワークによる分散型量子計算や秘匿量子計算などに道を拓く。本年度は以下の成果を得た。・単一光子から単一深層炭素への選択的な量子メディア変換電子と狙った深層炭素との量子もつれを生成し、独自の量子もつれ吸収手法を用いることで、量子テレポーテーションの原理による光子から狙った炭素への選択的な量子状態転写（光子炭素間量子メディア変換）を完全ゼロ磁場において行った。実験で得られた平均忠実度は90%であった。光子から炭素への転写の際、仲介する電子のスピン状態を窒素に転写してシングルショット測定（量子非破壊測定）することで、転写後の炭素の量子状態を破壊することなく転写成功を検知した。また、一方の光子の量子状態を破壊されにくい深層炭素に転写して保管し、深層炭素の量子状態を維持しながら他方の光子の量子状態を表層炭素へ転写できることも確認した。・任意の深層炭素間の量子もつれ測定量子インターフェースの最重要機能は炭素間の完全ベル測定である。完全ゼロ磁場において、表層炭素と深層炭素の２つの炭素間の量子もつれを量子非破壊測定することで、完全ベル測定することに世界で初めて成功した。実験で得られた平均忠実度は83%であった。今回は片方の炭素に表層炭素を用いたが、同手法は任意の深層炭素に適応できる。

在这项研究中，我们将远离NV的深碳组用作量子存储，我们通过几何脱钩，选择性量子介质从单个光子转换为单个光子到单个深碳，使用量子范围内的量子测量，使用量子量的量子量化量子来扩展量量量子，从而实现了从单个光子到单个深碳的选择性量子介质的转换，从单个光子转换为单个光子到单个深碳。在完全磁场下运行的量子存储与超导量子位高度一致，并使用连接到量子Internet的量子计算机网络为分布式量子计算和秘密量子计算开辟了道路。今年，我们获得了以下结果： - 选择性量子介质从单个光子转换为单个深碳是在电子和目标深碳之间产生的量子纠缠，并且通过使用独特的量子纠缠吸收技术，选择性量子态转移（光子 - 碳量子介质转移（来自光子）对量子量的量子量的量子量的量子量的量子量很高。实验中获得的平均保真度为90％。从光子转移到碳时，将介导电子的自旋状态转移到氮中，并进行单个射击测量值（量子非破坏性测量值），以检测转录的成功，而不破坏转移后碳的量子状态。还可以证实，一个光子的量子状态可以转移到深碳，这很难摧毁和存储，并且可以将另一光子的量子状态转移到表面碳的同时，同时保持深碳的量子状态。 - 任何深碳之间的量子纠缠测量值最重要的量子界面功能是碳之间的完整钟形测量。这是世界上第一个成功的完美铃铛测量，通过在完全零磁场中的两个碳，表面碳和深碳之间的量子纠缠量的量子纠缠无损。实验中获得的平均保真度为83％。这次，表面碳用于一种碳，但可以将这种方法适应任何深碳。

项目成果

期刊论文数量（146）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Effect of surface irregularities on diamond Schottky barrier diode with threading dislocations

表面不规则性对具有穿透位错的金刚石肖特基势垒二极管的影响

DOI：
10.1016/j.diamond.2022.109188
发表时间：
2022
期刊：
Diamond and Related Materials
影响因子：
4.1
作者：
Mikata N.;Takeuchi M.;Ohtani N.;Ichikawa K.;Teraji T.;Shikata S.
通讯作者：
Shikata S.

総務省委託事業グローバル量子暗号通信網構築のための研究開発「量子中継技術」

总务省委托项目“构建全球量子密码通信网络的研究开发”“量子中继技术”

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

小坂研究室ホームページ

小坂实验室主页

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

ダイヤモンド NV 中心における炭素核スピン量子メモリの完全ベル測定

金刚石 NV 中心碳核自旋量子存储器的完整贝尔测量

DOI：
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
0
作者：
中里隆也;レイエスラウスティン;今池伸晃;松田一泰;関口雄平;小坂英男
通讯作者：
小坂英男

ダイヤモンドNV中心から発光する単一光子による量子干渉の研究

金刚石NV中心发射的单光子量子干涉研究

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
毛利駿介;レイエスラウスティン; 加藤宙光;牧野俊晴; 関口雄平;小坂英男
通讯作者：
小坂英男

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DOI：
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通讯作者：
大倉由楓，平田圭祐，石内俊一，築山光一，藤井正明

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通讯作者：
武田直也，寉田知弥，平田圭祐，石内俊一，Sotiris Xantheas，藤井正明