標準量子限界を超える光計測に向けたパルススクイージングの極限性能の追求

追求超越标准量子极限的光学测量脉冲压缩的终极性能

基本信息

批准号：
22KJ1078
负责人：
田口富隆
金额：
$ 1.09万
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：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

真空場スクイージングは量子光学における基本的な操作の一つである。この操作を長時間安定して高いパフォーマンスで行うための手法を提案し、理論的な検討を行った。数値計算に基づいて得られる信号の性質を明らかにして、結晶の位相不整合量に対して線形に変化する性質の良い誤差信号が得られることがわかった。本提案手法では、スクイージング時に実験を停止させることなく系へのフィードバックを連続的に行うことができる。研究内容は査読付き国際学会CLEO-PRに投稿して採択され、当該年度に現地にて発表を行った。量子光学や光コンピューティングで注目を集めているユニタリ変換の構成法であるMultiplane light conversion(MPLC)法について、所望のユニタリ変換に高速に収束させるための構造及び反復的なアルゴリズムの提案をし、理論的な検討と数値計算に基づいて有用性を明らかにした。本手法は、これまで知られていた手法よりも実現するユニタリ行列の誤差を数桁オーダーで改善することができ、また収束までにかかるスピードも20倍以上高速化することができる。主研究に付随して、それまで明らかとなっていなかったユニタリ行列上のフロベニウスノルムに関するいくつかの性質を数学的に示し、この分野における公正な性能比較の基準を与えた。また、強度検出のみを用いた系に特に有用なノルムを構成した。以上の成果は、量子光学や光コンピューティングにおいて、スケーラブルで忠実度が高い計算を達成するための新たな選択肢を与える。研究内容は主著者・責任著者として論文としてまとめPhysical Review Appliedに投稿し、受理され、出版を待っている。また、査読付き国際学会CLEO-Europeに投稿し採択され、今年度発表予定である。

真空场挤压是量子光学元件中的基本操作之一。我们提出了一种长时间以稳定和高性能执行此操作的方法，并进行了理论检查。阐明了基于数值计算获得的信号的属性，以获得具有良好属性的误差信号，该特性相对于晶体的相位不匹配量有线性变化。使用这种提出的方法，可以在不停止挤压过程中停止实验的情况下连续执行对系统的反馈。研究内容已提交给了经过同行评审的国际科学技术学会，并于当年现场介绍。多层光转换（MPLC）是一种构建单一转换的方法，引起了量子光学和光学计算的关注，它提出了一种结构和迭代算法，以快速收敛到所需的统一转换，并基于理论检查和数值计算澄清了其实用性。该方法可以改善单位矩阵的误差，该矩阵的误差比以前已知的方法更大，也可以加快收敛速度需要20次或更高的速度。与主要研究一起，在数学上介绍了Frobenius Norm在单一基质上的几个不清楚的特性，为该领域提供了公平性能比较的标准。此外，规范对于仅使用强度检测的系统特别有用。以上结果为实现量子光学和光学计算中可扩展的高保真计算提供了新的选择。研究内容作为论文作为主要作者和负责作者编译，并提交给所应用的物理审查，并被接受并等待出版。它也被同行评审的国际科学学会（Cleo-Europe）提交并接受，并计划于今年提出。

项目成果

期刊论文数量（9）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Stimulated Raman scattering imaging with quantum-enhanced balanced detection

采用量子增强平衡检测的受激拉曼散射成像

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Zicong Xu;Kenichi Oguchi;Yoshitaka Taguchi;Yu Miyawaki;Yuki Sano;Shun Takahashi;Fumiya Harashima;Donguk Cheon;Kazuhiro Katoh;Yasuyuki
通讯作者：
Yasuyuki

Entropy of Mode Mixers for Optical Unitary Converter based on Multi-Plane Light Conversion

基于多平面光转换的光一体转换器模式混合器的熵

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Tanomura Ryota;Taguchi Yoshitaka;Tang Rui;Tanemura Takuo;Nakano Yoshiaki
通讯作者：
Nakano Yoshiaki

Stimulated Raman scattering spectroscopy with quantum-enhanced balanced detection

具有量子增强平衡检测的受激拉曼散射光谱

DOI：
10.1364/oe.456653
发表时间：
2022
期刊：
Optics Express
影响因子：
3.8
作者：
Xu Zicong;Oguchi Kenichi;Taguchi Yoshitaka;Sano Yuki;Miyawaki Yu;Cheon Donguk;Katoh Kazuhiro;Ozeki Yasuyuki
通讯作者：
Ozeki Yasuyuki

Quantum-enhanced stimulated Raman scattering microscopy in a high-power regime

高功率状态下的量子增强受激拉曼散射显微镜

DOI：
10.1364/ol.473130
发表时间：
2022
期刊：
Optics Letters
影响因子：
3.6
作者：
Xu Zicong;Oguchi Kenichi;Taguchi Yoshitaka;Takahashi Shun;Sano Yuki;Mizuguchi Takaha;Katoh Kazuhiro;Ozeki Yasuyuki
通讯作者：
Ozeki Yasuyuki

Rapidly convergent fabrication-error-tolerant unitary processor using few-layer-redundant multi-plane light conversion

使用几层冗余多平面光转换的快速收敛制造容错单一处理器