光導波路素子を用いたスケーラブルな量子情報処理

使用光波导器件进行可扩展的量子信息处理

基本信息

批准号：
16J09108
负责人：
芹川昂寛
金额：
$ 1.22万
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：
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

光を用いた量子情報処理の大規模化に関して，周波数領域における光モード多重化によるアプローチを行っている．まず昨年度実施した実験（両側光サイドバンドモードにおける光子引き去り法の提案とSchrodingerの猫状態の生成，Wigner関数の負値の直接観測）に関して論文にまとめた．他，付随して以下の研究を行った．a.光ホモダイン測定の高周波限界に関する研究フォトダイオードにおける光電変換，光キャリア輸送の過程に存在する雑音により，フォトダイオードを用いた光ホモダイン測定のSN比が制約されうることに関して理論的・実験的研究を行った．高周波余剰雑音の理論モデルを導き，代表的なフォトダイオード材質に関して余剰雑音の大きさを予言した．また市販のフォトダイオードと連続波光レーザーを用いて余剰雑音の大きさを実験的に同定し，理論モデルと矛盾しない結果を得た．b.高次元線形フィルタを用いた光干渉計フィードバックコントローラの開発光量子情報処理ではビームスプリッタ相互作用が基本的な構成要素として用いられ，複雑なビームスプリッタネットワークを構成することが本質的に重要である．フリースペース光干渉計の光路長制御を高精度化するため，高次元線形フィルタを備えるデジタルフィードバックコントローラを開発した．このコントローラは光路長アクチュエータの線形応答に対する逆フィルタとしてはたらき，その周波数応答キャンセルすることによって，帰還ループの発振を抑えることを狙っている．FPGAと高速AD/DAチップを用いて，レイテンシが350nsの24次元線形フィルタを実装した．これによってピエゾ素子の弾性体共振の影響がキャンセルされ，制御帯域が3倍に拡大することを実証した．

关于使用光进行大规模量子信息处理，我们正在使用一种在频域中使用光模式复用的方法。首先，我在一篇论文中总结了去年所做的实验（双面光学边带模式下光子撤回方法的提出、薛定谔猫态的生成、维格纳函数负值的直接观察）。此外，还进行了以下研究。 a. 光学零差测量的高频极限研究我对光电二极管中的光电转换和光载流子传输过程中存在的噪声如何限制使用光电二极管的光学零差测量的信噪比进行了理论和实验研究。。我们推导了高频剩余噪声的理论模型，并预测了典型光电二极管材料的剩余噪声的大小。我们还使用市售光电二极管和连续波光学激光器通过实验确定了过量噪声的量，并获得了与理论模型一致的结果。 b. 利用高维线性滤波器开发光干涉仪反馈控制器在光量子信息处理中，分束器相互作用是一个基本组成部分，构建复杂的分束器网络至关重要．为了提高自由空间光学干涉仪光路长度控制的精度，我们开发了一种配备高维线性滤波器的数字反馈控制器。该控制器充当光路长度致动器线性响应的逆滤波器，旨在通过消除反馈环路的频率响应来抑制反馈环路的振荡。我们使用 FPGA 和高速 AD/DA 芯片实现了延迟为 350 ns 的 24 维线性滤波器。我们证明，这消除了压电元件的弹性体共振的影响，并将控制带扩展了三倍。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

JILA(米国)

吉拉（美国）

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Australian National University/University of Queensland/The University of New South Wales(オーストラリア)

澳大利亚国立大学/昆士兰大学/新南威尔士大学（澳大利亚）

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

フォトダイオードにおける分布光吸収に起因するホモダイン測定の高周波余剰雑音

由于光电二极管中的分布式光吸收，零差测量中出现高频过量噪声

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
T. Serikawa;J. Yoshikawa;K. Makino;and A. Furusawa;芹川昂寛，古澤明
通讯作者：
芹川昂寛，古澤明

Quantum nondemolition gate operations and measurements in real time on fluctuating signals

量子非破坏门操作和对波动信号的实时测量

DOI：
10.1103/physreva.98.052311
发表时间：
2018
期刊：
Physical Review A
影响因子：
2.9
作者：
Shiozawa Yu;Yoshikawa Jun-ichi;Yokoyama Shota;Kaji Toshiyuki;Makino Kenzo;Serikawa Takahiro;Nakamura Ryosuke;Suzuki Shigenari;Yamazaki Shota;Asavanant Warit;Takeda Shuntaro;van Loock Peter;Furusawa Akira
通讯作者：
Furusawa Akira

光サイドバンドモードにおけるシュレディンガーの猫状態生成I

光边带模式 I 中的薛定谔猫态生成