ハイブリッド型量子テレポーテーション：技術融合による万能量子情報処理の実現

混合量子隐形传态：通过技术融合实现通用量子信息处理

• 批准号: 12J04889
• 负责人: 武田 俊太郎
• 金额: $ 1.28万
• 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: 2012
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2012 至 2014-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12J04889/
• 关键词: 量子光学; 量子情報; 量子計算; 量子通信; 量子エレクトロニクス; 量子テレポーテーション; 量子ビット; 量子情報処理; 連続量量子情報処理

本研究では、交付申請書記載の通り、光を用いた量子通信・量子計算の基盤となる「量子テレポーテーション」という量子情報通信の飛躍的な高性能化を目指す。このため、相反する2つの技術を融合したハイブリッド型の量子テレポーテーション装置を開発し、高効率・高精度での量子情報の転送を実現させる。咋年度に引き続き、今年度も研究計画を上回るペースで研究が進み、以下の成果を得た。1. 昨年度の段階で、ハイブリッド型量子テレポーテーション実験の成功データは取得できていた。本年度、この実験結果に関する論文がNature誌に掲載された。この成果は、新聞各紙や一般向け科学雑誌などで報道され、大きな注目を浴びた。また、理論モデルを考案してこの実験を理論的にも明らかにすることにも成功し、その成果はPhysical Review A誌に掲載された。これら2つの論文によって、ハイブリッド型の新しい方式により、従来の量子テレポーテーション装置の課題が克服され、その性能の飛躍的な向上が実現することが、実験・理論の両面から示された。2. 上記の実験を応用し、ハイブリッド型量子テレポーテーション装置により、光子の量子もつれ状態の片方を遠隔地へ伝送する実験を行った。この実験により、ハイブリッド型量子テレポーテーション装置が量子的領城で動作し、各種量子情報処理プロトコルにおいて効率的に利用可能であることが裏付けられた。この成果は、本年度の国際学会(Frontiers in Optics)で口頭発表した。また、現在この実験に関する論文を投稿準備中である。

正如拨款申请中所述，这项研究旨在显着提高称为“量子隐形传态”的量子信息通信的性能，这是利用光进行量子通信和量子计算的基础。为此，我们将开发一种混合量子隐形传态装置，将两种相互矛盾的技术结合起来，实现高效、高精度的量子信息传递。延续上年，今年的研究进展超出了研究计划，取得了以下成果。 1、截至去年，混合量子隐形传态实验已获得成功数据。今年，有关该实验结果的论文发表在《自然》杂志上。这一结果被各种报纸和普通科学杂志报道，并引起了广泛关注。他们还成功设计了一个理论模型，从理论上阐明了这个实验，结果发表在《Physical Review A》上。这两篇论文从实验和理论上证明了一种新的混合方法可以克服传统量子隐形传态设备的问题并显着提高其性能。 2. 应用上述实验，我们进行了一项实验，其中使用混合量子隐形传态装置将光子纠缠态的一侧传输到远程位置。该实验证实了混合量子隐形传态装置在量子域中运行，并且可以有效地用于各种量子信息处理协议。这一成果在今年的国际会议（光学前沿）上口头发表。我们目前还准备提交一篇有关该实验的论文。