計画研究 D01：

光子量子回路による量子サイバネティクスの実現

光子のすぐれた制御性、ならびに自然原子や分子、人工原子とのインターフェイスの容易さ、線形光学素子と射影測定を組み合わせた最大規模の量子回路の存在、などの特徴を生かし、量子サイバネティクスの概念に基づく量子－制御複合テストベッドを実際に構築、最適な量子情報制御、とくにデコヒーレンス制御を実現する。

量子情報を担う単体により構成される量子系とその入出力、ならびにそれを制御するマクロな装置群を、互いに因果関係をもつ不可分な「システム」として統合することにより、コヒーレントな量子情報制御を行う「量子サイバネティクス」は、量子情報処理の大規模化と実現にとり不可欠な研究課題である。その研究にあたっては、機能を理解するのに手頃な大きさのテストベッドを用いた研究が重要である。その点で、光子はそのすぐれた制御性、ならびに自然原子や分子、人工原子とのインターフェイスの容易さなどの利点を有する。

本グループは、これまでに、４つの量子ゲートと複雑な経路干渉系が融合する、実現された中でもっとも高度な線形光学量子回路である「２光子量子フィルタ」の実現に成功するなど、線形光学素子と射影測定を組み合わせた光量子回路の構築と実現に、世界的にもユニークな知見と技術を有する。この蓄積を生かし、量子サイバネティクスの概念に基づく量子－制御複合テストベッドを実際に構築、最適な量子情報制御、とくにデコヒーレンス制御を実現する。具体的には、線形光学量子回路と射影測定による、量子制御システムテストベッドの実現光子量子ビットを媒介とする、異種量子間量子状態制御の実現ナノフォトニクス技術を利用した、量子制御内蔵光デバイスの創成などの項目について研究を行う。

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