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。

真空场压缩是量子光学的基本操作之一。我们提出了一种能够长时间稳定、高性能地执行该操作的方法，并进行了理论研究。通过阐明基于数值计算获得的信号的特性，发现可以获得随晶体的相位失配量线性变化的具有良好特性的误差信号。所提出的方法允许在挤压过程中连续反馈系统而无需停止实验。研究内容提交给同行评审的国际会议CLEO-PR并被录用，并于同年在本地进行展示。关于多平面光转换（MPLC）方法，这是一种在量子光学和光学计算中引起关注的酉转换构造方法，我们提出了一种结构和迭代算法，以快速收敛到所需的酉转换，并阐明了其有用性。进行理论研究和数值计算。该方法与之前已知的方法相比，可以将酉矩阵的误差改善几个数量级，并且还可以将收敛速度加快20倍以上。在主要研究的同时，我们从数学上证明了酉矩阵上弗罗贝尼乌斯范数的一些性质，这些性质在此之前尚未得到澄清，并为该领域的公平性能比较提供了标准。我们还构建了一个对于仅使用强度检测的系统特别有用的规范。这些结果为在量子光学和光计算中实现可扩展、高保真计算提供了新的选择。研究内容由第一作者和通讯作者总结为论文，提交给Physical Review Applied，已被接收，正在等待发表。此外，该论文已提交给同行评审的国际会议CLEO-Europe并被接受，计划于今年提交。

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

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：
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：
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

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