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量子状態転送方法 コモンズ

国内特許コード P07P005173
掲載日 2007年6月15日
出願番号 特願2005-337880
公開番号 特開2007-143085
登録番号 特許第4793814号
出願日 平成17年11月22日(2005.11.22)
公開日 平成19年6月7日(2007.6.7)
登録日 平成23年8月5日(2011.8.5)
発明者
  • 井手 俊毅
  • ホフマン ホルガ
出願人
  • 岡山県
発明の名称 量子状態転送方法 コモンズ
発明の概要

【課題】 光の場の連続量を用いた量子状態の高効率転送。
【解決手段】 配布装置2で、第1ないし第4のスクィーズド光ビームを出射し、送信側装置3で、配布装置からの第1と第3のスクィーズド光ビームを入射し、転送対象となる入力光を、第1の偏光入力光と第2の偏光入力光とに分離し、第1の偏光入力光と第1のスクィーズド光ビームとに基づいて第1のホモダイン測定を行い、第2の偏光入力光と第3のスクィーズド光ビームとに基づいて第2のホモダイン測定を行う。古典通信路12を通じて第1および第2のホモダイン測定の結果を受信側装置4に送信し、受信側装置4にて、配布装置2からの第2と第4のスクィーズド光ビームを入射し、送信側装置3から第1および第2のホモダイン測定の結果を受信し、第1および第2のホモダイン測定の結果に基づいて変調された光ビームを、第2(1b)および第4(2b)のスクィーズド光ビームに合波して出力光を得る。
【選択図】 図1

従来技術、競合技術の概要


量子テレポーテーションとはエンタングルド状態、いわゆる絡み合い状態ともよばれる相関を有する複数個の粒子(エンタングルメント対)の量子状態を、外部からの観測によって崩壊させる過程を利用して、粒子の量子状態を遠隔地に転送することである。
一般に量子テレポーテーションとは、量子エンタングルメントなる複数のモードにまたがる量子論的な相関を用いて、未知なる量子状態を遠隔地のモードに転送する手段のことである。



エンタングルド状態にある粒子は、途中で観測を受ける等の作用を受けない限り、各粒子のテンソル積では表せない状態にあり、
エンタングル状態とは、各々独立な状態の直積で表すことができない状態のことで、量子論的な相関を有する。光学実験では短い波長の光を2つの長い波長の光に変換する、パラメトリック変換過程によって生成できることが知られている。



一般的な量子テレポーテーションの手順は次のとおりである(非特許文献1)。



量子状態の送信者(慣例において「アリス」と称される)と、量子状態の受信者(慣例において「ボブ」と称される)とは、エンタングルメント対のうち、一つずつを共有する。



次に、送信者は、ビームスプリッタを用いながらいわゆるベル測定を行うことによって、転送したい量子状態と、上記エンタングルメント光のうちの一つとを混ぜ、2つの量子状態のあわせた系の状態を測る。



送信者がベル測定を行った瞬間、転送元粒子(入力)の量子状態および上記エンタングルメント対が合わさった光のエンタングルド状態が破壊されるとともに、その測定の反作用が受信者側に量子相関を通して伝わる。。



最後に、送信者は、古典チャンネルを通じて、上記ベル測定の結果を受信者に送信し、受信者は、受信したベル測定の結果に基づいて、手元粒子の状態にユニタリ変換を施して、テレポーテーション操作を完了する。

【非特許文献1】「Teleporting an Unknown Quantum State via Dual classical and Einstein-Podolsky-Rosen channels, C.H. Bennet, G.Brassard, C. Crepeau, R.Jozsa, A.Peres, and W.K. Wootters」Physical Review Letters 70,1895(1993)

産業上の利用分野


本発明は、光の量子状態を転送する量子状態転送方法に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
配布装置から配布される光ビームを利用して、送信側装置の入力光の量子状態を受信側装置に転送する量子状態転送方法であって、
配布装置にて、
所定の偏光モードにおいて、2モードスクィーズド状態の第1の光ビームを構成する量子論的な相関を有する一対のうち、一方の光ビーム(1a)を送信側装置に対して出射するとともに、他方の光ビーム(1b)を受信側装置に対して出射する段階と、
前記偏光モードと直交する偏光モードにおいて、2モードスクィーズド状態の第2の光ビームを構成する量子論的な相関を有する一対のうち、一方の光ビーム(2a)を送信側装置に対して出射するとともに、他方の光ビーム(2b)を受信側装置に対して出射する段階とを備え、
送信側装置にて、
配布装置から出射された光ビーム(1a)および光ビーム(2a)を入射する段階と、
光ビーム(1a)および光ビーム(2a)のそれぞれについて、転送対象となる入力光と合波した場をホモダイン測定により測定する段階と、
古典通信路を通じて、ホモダイン測定の結果を受信側装置に送信する段階とを備え、
受信側装置にて、
配布装置から出射された光ビーム(1b)および光ビーム(2b)のスクィーズド光ビームを入射する段階と、
送信側装置からホモダイン測定の結果を受信する段階と、
ホモダイン測定の結果に基づいて光ビーム(1b)を変調して得られる第1の変調光ビームと、ホモダイン測定の結果に基づいて光ビーム(2b)を変調して得られる第2の変調光ビームとを合波することによって、出力光を得る段階とを備えることを特徴とする量子状態転送方法。

【請求項2】
前記送信側装置における、ホモダイン測定を行う段階は
前記入力光と入射された光ビームとをビームスプリッタに入射する段階と、
前記ビームスプリッタから出射した2本の出射光を電流に変換する段階と、
変換された2つの電流の差をとる段階を備えることを特徴とする請求項1に記載の量子状態転送方法。

【請求項3】
前記ビームスプリッタから出射した2本の出射光を電流に変換する前に、該2本の出射光を、互いに直交する偏光方向成分を通過させる複屈折フィルタに入射することを特徴とする請求項に記載の量子状態転送方法。

【請求項4】
前記ビームスプリッタから出射した2本の出射光を電流に変換する段階において、フォトダイオードを用いることを特徴とする請求項2または3に記載の量子状態転送方法。

【請求項5】
前記受信側装置における第1の変調光ビームを得る段階と、第2の変調光ビームを得る段階との少なくとも一方では、変調ゲインを調整することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の量子状態転送方法。
産業区分
  • 伝送方式
  • 光学装置
  • 電信
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2005337880thum.jpg
出願権利状態 権利存続中


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