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

• 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

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，我们对非古代世代方法进行了两个主题，用于输入上一年开发的光量子信息处理器。第一个主题是通过干涉分支机构操作的Gottesman-Kitaev-Preskill（GKP）编码的理论研究。 GKP状态有望作为逻辑量子位，用于计算光量的耐光类型。 GKP状态是一种量子状态，似乎是Schrodinger的CAT条件的概括，后者是连贯状态的层次。在上一年中，提出了生成施拉丁格（Schradinger）猫状态的有效方法作为“普遍的光学拔出”，并正在探索是否可以将这种方法应用于GKP状态生成。在这个财政年度，可以表明，可以通过通过量子非毁灭性相互作用而不是束分离器相互作用来实施通用的光学照明来产生GKP状态。第二个主题是关于理论和实验的研究，这些研究与光量子状态以任意形式共享时间波形。时间区域多重光量子信息处理是一个重要的自由度，并且已知各种有用的应用。在此主题中，我们提出了一种生成一种称为非gauss -type状态的状态的方法，其中任何时间波形都很难形成波形。该方法的核心思想是在宽带的scweed灯光源中实现一个通用状态，作为生成非高斯类型的方法，并用光学滤镜安装在光学前面的光过滤器中确定波形检测器。使用这种建议方法，我们成功地产生了具有特殊形状的时间波形实验形状的非高斯形状态。这些内容总结为学位论文，并获得了博士学位。此外，我们计划将每个内容发布到学术杂志上。

项目成果

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

• 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

• 发表时间: 2022
• 作者: 高瀬寛;川﨑彬斗;アサバナント ワリット;福井浩介;遠藤護;古澤明
• 通讯作者: 古澤明

Wave-function engineering via conditional quantum teleportation with a non-Gaussian entanglement resource

• DOI: 10.1103/physreva.103.043701
• 发表时间: 2021-04-02
• 期刊: PHYSICAL REVIEW A
• 影响因子: 2.9
• 作者: Asavanant, Warit;Takase, Kan;Furusawa, Akira
• 通讯作者: Furusawa, Akira

Generation of Schrodinger cat states by generalized photon subtraction

通过广义光子减法生成薛定谔猫态

• 发表时间: 2021
• 作者: Kan Takase;Jun-ichi Yoshikawa;Warit Asavanant;Mamoru Endo;Akira Furusawa
• 通讯作者: Akira Furusawa