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対称なqubitのセットから最大の情報を引き出す検出方法

研究報告コード R013000336
掲載日 2003年10月1日
研究者
  • Stephen M. Barnett
  • 佐々木 雅英
研究者所属機関
  • Department of Physics and Applied Physics, University of Strathclyde
  • 通信総合研究所
研究機関
  • Department of Physics and Applied Physics, University of Strathclyde
  • 通信総合研究所
報告名称 対称なqubitのセットから最大の情報を引き出す検出方法
報告概要 我々は偏光した単一光子の対称なqubit状態を検出する最適な方法を実証した。このqubit状態は量子検出理論をテストするいちばん簡単なセットであり,量子鍵配送の実際的な候補でもある。どんなqubitのセットに対しても,信号の数に関係なく三つの出力を持つ復号器があれば情報を引き出すのに十分である。最適な復号回路はMach-Zehnderの偏光干渉計と光子カウンターにつながった三つの出力ポートで作られる。我々は3値,5値,7値の3種類のqubit信号系について強く減衰させたCWレーザー光を使って調べた。レーザーのコヒーレンス時間に比べて,長い時間間隔でしか光子が到来しない程度まで減衰させることで,擬似的に単一光子による伝送の状況を作り出して実験を行う。引き出された情報は三つの出力ポートにおける単一光子の計数比を使って計算される。得られた情報は理論の最大値の96%だった。図1に3成分の場合の測定結果を,信号セットと復号回路の相対角度の関数として示す。得られた最大情報量を表1に示す。従来の検出方法,すなわち偏光の二値識別(フォンノイマン検出)は最大情報量を引き出せない。量子検出理論の正しさは明らかである。我々の回路は従来の誤り訂正コードと組み合わせれば量子鍵配送システムの性能向上に役立つだろう。
画像

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研究分野
  • 光学情報処理
  • 量子光学一般
  • データ保護
  • 統計力学一般,多体問題
研究制度
  • 戦略的創造研究推進事業 CRESTタイプ、電子・光子等の機能制御/研究代表者 中村 和夫(日本電気(株)基礎研究所)/科学技術振興事業団
研究報告資料
  • Stephen M. Barnett,佐々木 雅英. Optimum detection for extracting maximum information from symmetric qubit sets. The Second CREST Symposium on ''Function Evolution of Materials and Devices based on Electron/Photon Related Phenomena'',2001. p.169 - 169.

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