ファイバ入射パルス波形の最適化制御による波長間エンタングルメントの大規模任意形成

通过光纤输入脉冲波形优化控制大规模任意形成波长间纠缠

基本信息

批准号：
16J03900
负责人：
保坂有杜
金额：
$ 1.6万
依托单位：
Keio University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-04-22 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は周波数域Hong-Ou-Mandel干渉による量子干渉実験を行った。この実験では４－ｆ波形整形器によってフェムト秒パルス単一光子の周波数位相を制御することにより、直交基底上に逐次フォトンを生成し、最終的に分光測定を行うことでフォトニックチップ型の量子回路と同等の働きを周波数多重量子回路によって実現できる、というオリジナルなアイディアに基づくものである。その最も簡単な実証実験として周波数多重Hong-Ou-Mandel干渉によるフォトン間の周波数干渉を観測した。実験では、ガウシアン状スペクトルを示す微弱コヒーレント光の中心波長から長波長側のスペクトルに波形整形器によって位相シフトを与えることで、ガウシアン関数と直交するスペクトル振幅を示す光源を得た。これに対してガウシアン状スペクトルの伝令付き単一光子を同期させて生成することで、長波長スペクトル成分―短波長側スペクトル成分間でのHong-Ou-Mandel干渉を実現した。この成果は、波形整形技術によって決定論的に量子状態を制御するものであり、本研究の当初の計画であったアダプティブ制御による量子状態制御よりもさらに発展的な実験結果である。今後は、本研究によって得られた原理実証をもとに、更なるモード数の拡張とアプリケーションの開発に取り組んでいきたいと考えている。モード数の拡張においては、Chirped fiber Bragg Gratingを用いてフェムト秒パルスに膨大なチャープを加え、周波数―時間変換を行うことで最大20の周波数モードにおける量子状態の制御が可能であると考えてる。さらに、これを分子振動計算などの量子シミュレータとして動作させることでアプリケーションに耐えうるデバイスとしての可能性を開拓していきたい。

今年，我们使用频率范围内使用Hong-Ou-Mandel干扰进行了量子干扰实验。该实验是基于最初的想法，即使用4-F波形成形设备控制飞秒脉冲的单个光子的频率阶段，可以在正交的基础上生成依次的光子，最后可以执行光谱测量，以实现与Aphoton-type量子量子电路相同的函数。最简单的实验是观察由于频率 - 培训的Hong-Ou-Mandel干扰而引起的光子之间的频率干扰。在实验中，使用波形成形设备从弱相干光的中心波长中施加相移，从弱相干光的中心波长显示出高斯样光谱，从而获得光源，从而获得光源，以显示光谱振幅正交到高斯函数。相反，通过同步高斯样光谱单光子，可以实现长波长光谱成分和短波长光谱成分之间的Hong-ou-mandel干扰。该结果是使用波形塑形技术对量子状态的确定性控制，并且是一个实验结果，它比本研究的初始计划更先进，即使用自适应控制。将来，我们希望进一步扩大模式的数量，并根据这项研究获得的原则开发应用程序。在膨胀模式数量时，我们认为，通过使用cher骨纤维bragg光栅向飞秒脉冲添加巨大的鸣叫，并执行频率时间转换，可以最多以20个频率模式控制量子状态。此外，通过将其作为用于分子振动计算的量子模拟器，我们希望解锁可以承受应用程序的设备的可能性。