空間位相変調器を用いた量子状態の高効率測定

使用空间相位调制器高效测量量子态

基本信息

批准号：
19K03703
负责人：
平野琢也
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Gakushuin University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は、パルス光を用いた光導波路中のパラメトリック増幅によるエンタングルメント生成の質の向上を実現することである。エンタングルメントの生成と制御は、現代の科学の最も重要な課題の一つであり、強い相関を有するエンタングルメントの生成と制御は、量子情報処理や量子計測を社会で現実に使われる技術とするためにも必要不可欠である。パルス光の高い瞬間強度を利用し、周期分極反転光導波路中のシングルパスの光パラメトリック増幅によりスクイージングとエンタングルメントを生成する手法は、最も有望な方法でありながら、従来は、空間モードの制御が不十分なために、質の高いエンタングルメントを実現することができていなかった。本研究では、光学系の見直しを行うことにより２つのビーム間のビジビリティを改善したあとで、空間位相変調器を導入し、ビジビリティの改善とスクイージングの改善を実施し、従来を上回る97%のビジビリティを実現し、さらに、2021年度には、パルス光を用いたスクイージングではこれまでの最高である5.1dBのスクイージングを達成することができた。さらに、2022年度は機械学習を用いて空間位相変調器の位相分布を最適化することにより、5.88 dBのスクイージングを実現した。これは、1994年にKimらが達成した5.8 dBのパルス光スクイージングの従来の記録を塗り替える成果である。これにより、本研究で目指した機械学習によるエンタングルメントの質向上が可能であることを示すことができた。

本研究的目的是通过使用脉冲光的光波导中的参量放大来提高纠缠生成的质量。纠缠的产生和控制是现代科学最重要的挑战之一，而具有很强相关性的纠缠的产生和控制也将使量子信息处理和量子测量技术真正应用于社会。为此目的至关重要。尽管利用脉冲光的高瞬时强度在周期性极化光波导中通过单程光学参量放大产生挤压和纠缠的方法是最有前途的方法，但由于空间模式的原因，传统上还不可能控制空间模式。不足，就无法实现高质量的纠缠。在这项研究中，通过审查光学系统来提高两束光束之间的可见度后，我们引入了空间相位调制器来提高可见度和压缩，实现了比以前提高 97% 的可见度，而且在 2021 年，我们能够实现这一目标。 5.1 dB 的压缩，是脉冲光压缩中的最高值。此外，在2022财年，我们通过利用机器学习优化空间相位调制器的相位分布，实现了5.88 dB的压缩。这一成果超越了 Kim 等人在 1994 年创下的 5.8 dB 脉冲光压缩记录。结果，我们能够证明使用机器学习来提高纠缠的质量是可能的，这也是本研究的目标。