ループ型光回路による大規模量子計算の実現

利用环型光路实现大规模量子计算

基本信息

批准号：
20J10844
负责人：
高瀬寛
金额：
$ 1.34万
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：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J10844/
关键词：
光量子情報処理

项目摘要

本年度は、前年度までに開発を行った光量子情報プロセッサに入力するための非古典状態の生成手法について、2つのテーマで研究を行った。1つ目のテーマは、可干渉分岐操作によるGottesman-Kitaev-Preskill(GKP)符号化の理論研究である。GKP状態は誤り耐性型の光量子計算を行うための論理量子ビットとして有望視されている。GKP状態は、コヒーレント状態の重ね合わせであるシュレーディンガーの猫状態を一般化したような量子状態である。シュレーディンガーの猫状態の効率的な生成方法については、前年度に「一般化光子引き去り」として理論提案しており、この手法をGKP状態の生成へ応用できないか模索していた。本年度は、一般化光子引き去りをビームスプリッタ相互作用ではなく量子非破壊相互作用により実装することでGKP状態の生成が可能であることを示した。2つ目のテーマは、光量子状態の時間波形を任意の形状に整形する理論および実験の研究である。時間領域多重光量子情報処理において量子状態の時間波形は重要な自由度であり、様々な有用な応用が知られる。本テーマでは、波形整形が難しい非ガウス型状態と呼ばれる状態を、任意の時間波形で生成する手法を提案した。手法の核となるアイデアは、非ガウス型状態を生成する方法として一般的な伝令付き状態生成を広帯域スクイーズド光源で実装し、光子検出器前に設置した光フィルタで波形を決定するというものである。この提案手法を用い、実験的に非ガウス型状態を特殊な形状の時間波形で生成することに成功した。これらの内容を学位論文としてまとめ博士号を取得した。さらに、それぞれの内容で学術誌に投稿する予定である。

今年，我们研究了有关生成非经典状态的方法的两个主题，以输入到上一年的光学量子信息处理器中。第一个主题是对Gottesman-Kitaev-Preskill（GKP）使用相干分支操作进行编码的理论研究。 GKP状态被认为是用于执行抗错误光子量子计算的逻辑量子。 GKP状态是一种量子状态，是Schrodinger猫状态的概括，这是相干状态的叠加。该理论是在上一年提出的，作为一种有效产生schrödinger的猫状态的方法的“概括性光子去除”，我们正在探索该方法是否可以应用于GKP状态的产生。今年，我们证明了可以通过使用量子非破坏性相互作用而不是beamsplitter相互作用来实施广义的光子减去来生成GKP状态。第二个主题是将光量子状态的时间波形变成任意形状的理论和实验研究。在时域多路复用的光学量子信息处理中，量子状态的时间波形是重要的自由度，并且已知各种有用的应用。在此主题中，我们提出了一种使用任意时间波形来生成一种称为非高斯状态的状态，该状态很难塑造。该方法的核心思想是实施配备了Messenger的状态生成，一种生成非高斯州的典型方法，具有宽带挤压光源，并使用放置在光子检测器前面的光学滤波器确定波形。使用这种提出的方法，我们成功地实验了具有特殊形状时波形的非高斯状态。他将这些主题汇编为论文，并完成了博士学位。此外，他们计划将各自的内容提交给学术期刊。

项目成果

期刊论文数量（6）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Generation of Schr\"{o}dinger cat states with Wigner negativity using continuous-wave low-loss waveguide optical parametric amplifier

使用连续波低损耗波导光参量放大器生成具有维格纳负性的薛定谔猫态

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
Optics Express
影响因子：
3.8
作者：
K. Takase;A. Kawasaki;B. Kyu Jeong;M. Endo;T. Kashiwazaki;T. Kazama;K. Enbutsu;K. Watanabe;T. Umeki;S. Miki;H. Terai;M. Yabuno;F. China;W. Asavanant;J. Yoshikawa;and A. Furusawa
通讯作者：
and A. Furusawa

可干渉分岐操作によるGottesman-Kitaev-Preskill符号化の研究

使用相干分支操作的Gottesman-Kitaev-Preskill编码研究