QC-North 
量子計算研究会　北海道 　　　　　　　　　　　　ENGLISH

　

これまでの研究会の記録 　第１回〜第１１回

　

第１回　QC-North

日時：　2000年１月１４日（金）　１５：００〜１８：００
場所：　電子科学研究所 N308会議室

講演１
講師：　竹内繁樹　 （北海道大学　電子研）
題目：　光子を用いた量子計算機
要旨：　I.Chuangの、Kerr効果デバイスを用いた量子計算機のアイデアと、それを実現するのに必要なデバイスに関する Kimbleらの実験を中心に、レビューします。
参考文献：　Q.A.Turchette,et.al., PRL vol75,4710 (1995)

講演２
講師：　森越 文明　　（北海道大学　理学部）
題目：　Recovery of entanglement lost in entanglement manipulation
要旨：　AliceとBobが、２人の間に存在するentangled stateを、local operationとclassical communicationのみによって、 他のentangled stateに確率１で変換できたとすると、一般にその前後でentanglementの量は減少します。 しかし、その過程においてある種のentangled stateを援用することにより、その時失われるはずのentanglementを部分的に保存できることを示します。また、その結果として、２つのpartially entangled stateから確率１でBellペア（EPRペア）を取り出せることなどが導かれます。

　

第２回　QC-North

日時：　2000年２月９日（水）　１６：００〜 １８：００
場所：　電子科学研究所 N308会議室

講師：　Dr. Holger Hofman（東大　小林孝嘉研究室ポスドク）
題目：　"Nonclassical correlations between photon number and quadrature components of the light field"
要旨：　 It is shown that the quantum jumps to one or more photons induced in the vacuum state of the light field by quantum nondemolition measurements of a quadrature component are strongly correlated with the quadrature measurement results. This correlation corresponds to the operator expectation value <xhx> which is equal to one fourth for the vacuum even though the photon number eigenvalue is zero. Quantum nondemolition measurements of a quadrature component can thus provide experimental evidence of nonclassical correlations of photon number and field components in the vacuum state.


第３回　QC-North　（電子科学研究所講演会）

日時：　　 2000年３月17日　13:00〜17:15

テーマ：　量子情報処理と量子光学デバイス　

場所：　　北海道大学　電子科学研究所講堂

プログラム（敬称略させて頂きます）

13:00〜14:15     　五神　真　（東京大学）
　　　　　　　　　　連結微小球による光波操作　-光原子から光結晶へ-

14:15〜14:30     　休憩

14:30〜15:45  　村尾 美緒　（理化学研究所）
　　　　　　　　　　Quantum information distribution via entanglement

15:45〜16:00     　休憩

16:00〜17:15     　市村 厚一　(東芝）
　　　　　　　　　　固体におけるEIT

17:15            　　　　　　終了予定

内容：

講演１
講師：　五神　真 （東京大学）
題目：　連結微小球による光波操作　−光原子から光結晶へ−
      Tight-binding coupling of microsphere resonators       　- from photonic atom to photonic crystal -

要旨:
誘電体微小球は、非常に小さい実効体積にも関わらず高いQ値で光閉じこめを実現できる。我々は球径２〜５μm程度の小さな単一微小球に着目し、自然放出やレーザー発振特性を調べ、 ３次元的に輻射場を制限する構造として、適していることを示してきた。最近、この微小球をユニットとした連結構造による強束縛的共鳴結合モードの形成について検討を進めている。色素ドープしたポリマー微小球の蛍光スペクトル中に見られる共鳴の波長から高い精度で球径を算出(約1nmの精度)し、球径の等しい球を連結させ、WGモードの共鳴的結合効果について調べている。サイズを系統的に変化させることにより、２球間の結合係数を正確に評価できることがわかった。さらに、連結球の数を増やして１次元配列構造をつくると、１次元配列に特徴的なモードも観測された。このモードは隣接２球間の結合のみを考慮したモデルで良く説明できる。これは、直径数ミクロンの誘電体球を共鳴的に結合することにより、ミクロンサイズの微小な領域で光波を自在に制御できることを示唆している。

講演２
講師：　村尾 美緒　（理化学研究所）
題目：　Quantum information distribution via entanglement

要旨：
We present a generalization of quantum teleportation that distributes quantum information from a sender's $d$-level particle to $N_o$ particles held by remote receivers via an initially shared multiparticle entangled state. This entangled state functions as a multiparty quantum information distribution channel between the sender and the receivers. The structure of the distribution channel determines how quantum information is processed. Our generalized teleportation scheme allows multiple receivers at arbitrary locations, and can be used for applications such as optimal quantum information broadcasting, asymmetric telecloning, and quantum error correction.

参考文献：quant-ph/9909031　or PRA March, 1999.

講演３
講師：　市村 厚一　(東芝）
題目：　固体におけるEIT

要旨：量子力学的な重ね合わせの状態と干渉効果により、吸収、屈折などの光学特性を劇的に変化させる、ＥIT（Electromagnetically Induced Transparency）という新物理現象がある。EITは、反転分布なしのレーザー発振を可能にするなど、今までの限界を超えた光素子の新動作原理となり得る。このEITの発現条件を明確にすることで、従来は気体だけで観測されていたEITを固体で実現することに成功した。これにより、小型紫外レーザー、高密度光メモリなどの新しい素子応用が期待できる。さらに、光による量子状態の直接制御を固体で実現する有力な方法であり、量子情報処理を実行する物理系、方法ともなりうると考えられる。

参考文献：
　○ Evidence for electromagnetically induced transparency in a solid medium.
     　　　K. Ichimura, K. Yamamoto, and N. Gemma, Phys. Rev. A 58, 4116 (1998).
　○ Enhanced and reduced absorption via quantum interference: Solid system driven by a rf field.
     　　　K. Yamamoto, K. Ichimura, and N. Gemma, Phys. Rev. A 58, 2460 (1998).
　○ 電磁波誘起透明化（EIT）を固体で実現した希土類イオン分散結晶Pr3+:Y2SiO5.
    　　　市村 厚一, 山本 和重, 源間信弘, 固体物理34, 715 (1999).

　○ 固体の電磁波誘起透明化現象.
  　  　 市村 厚一, 山本和重, 源間信弘, 応用物理68, 1021 (1999).

　

第４回　QC-North

日時：　2000年４月２１日（金）　１３：３０〜 １５：００
場所：　電子科学研究所 N309会議室

講師：　雨宮好仁　教授　（北海道大学 工学研究科）
題目：　量子アナログコンピューティング
要旨：　現在一般に量子コンピューティングという言葉が使われる場合、それは「量子チューリング機械」のことを指している。これはチューリング機械という計算モデルに量子並列性を導入したものである。ところで計算モデルにはチューリング機械の他にも多くの種類があり、それらに量子並列性を導入することで新しい機能の量子計算システムが可能となる。ここでは例として、アナログコンピューティング（相似計算法）に量子効果を取り入れる、という考えを紹介する。具体例として、単電子回路の協同トンネル現象を利用した量子ホップフィールドネットワークの概念を述べる。

　

第5回　QC-North

日時：　2000年６月３０日（金）　１５：００〜 １６：３０
場所：　北海道大学　電子科学研究所 N308会議室

講師：　迫田和彰　助教授　（北海道大学 電子科学研究所）
題目：　フォトニック結晶の研究動向
要旨：　互いに異なる屈折率をもつ複数の材料を，光の波長程度の周期で規則的に配列した構造物をフォトニック結晶と呼ぶ。規則配列の次元が１次元のものは誘電体多層膜とも呼ばれ，反射防止膜や高反射率ミラーなどとして古くから利用されている。これに対して，２次元および３次元フォトニック結晶が過去１０年ほどに渡って精力的に研
究され，各種の光学デバイス（光分波・合波器，偏光分離素子，光フィルター，光スイッチ，発光ダイオード，レーザー，等）への応用の期待がにわかに高まっている。本発表では，フォトニック結晶の作製方法，光学的性質，および，応用分野について解説する。また，フォトニック結晶中で実現される異常に遅い群速度が各種の光学過程に増強効果をもたらすことを，誘導放出，第２高調波発生，直交位相スクイージングを例に説明する。

参考文献：
(1) K. Sakoda, "Optics of Photonic Crystals",
      Opt. Rev., Vol.6, No.5, 381-392 (1999).
(2) 迫田和彰, 他, "フォトニック結晶中の光学応答−群速度異常による増強効果−",
       日本物理学会誌, 54巻, 11号, 893-896 (1999).

　

  第6回　QC-North

日時：　2000年７月７日（金）　１５：００〜 １６：３０
場所：　北海道大学　電子科学研究所 N309会議室

講師：　松井　充　様（三菱電機　情報技術総合研究所）
題目：　共通鍵暗号の研究動向と未解決問題
要旨：　差分解読法と線形解読法の発見以来、これらの解読法に対して安全な暗号の設計は共通鍵暗号における中心的なテーマのひとつとなっている。本講演では差分解読法と線形解読法をめぐる最近の話題、特に安全性の保証を目指した「証明可能安全性(provable security)」に関する研究動向と未解決問題を紹介する。

　

第7回　QC-North

日時：　2000年７月２６日（水）　１７：００〜 １７：３０
場所：　電子科学研究所 講堂

講師：　井元信之　教授　（総合研究大学院大学）
題目：　量子暗号と量子マジックプロトコル
要旨：　量子暗号の原理はいくつあるかを考察するとともに、線形素子で済む量子情報処理の特徴を考え、量子マジックプロトコルへの期待を例を交えて紹介する。

　

第8回　QC-North

日時：　2000年１０月１１日（水）　１０：００〜 １１：００
場所：　電子科学研究所 講堂

講師：　宮本洋子　様　（電気通信大学情報通信工学科）
題目：　位相特異点を持つ光ビーム
要旨：　輻射場の位相特異点は、レーザーの高次モードやスペックル場中に存在することが知られていたが、簡便な生成法が提案されたこと、位相分布が角運動量を伴うことが指摘されたことなどから、近年、様々な分野で注目を集めつつある。物理としては、前述の角運動量の観測や非線形媒質中の渦状光ソリトン、生成・消滅や低次の位相特異点への分裂機構等に興味が持たれるし、応用としては、微粒子や原子の光トラップ、光マイクロマシン、光導波路の書き込み、光プロセッサ等が考えられている。本講演では電気通信大学で進行中の実験を中心に紹介する予定である。


第9回　QC-North

日時：　2001年3月19日（月）　１６：００〜 １７：３０
場所：　北海道大学　電子科学研究所講堂

講師：　石原　一　様（大阪大学基礎工学研究科）
題目：　共鳴準位を持つナノ構造体と輻射場の力学的相互作用
　　　　　- 単一ナノ構造体に対するレーザー操作の可能性を探る -
要旨：　輻射場との力学的相互作用を用いて微小物質を操作する技術が化学、生物学分野を中心に発展してきている。一般に輻射場により印加される力は対象物質のサイズの減少とともに小さくなり、通常ナノスケール物質の操作は容易でないと考えられている。本研究では、励起準位を持つ物質を想定したモデル計算を行い、共鳴光を用いることによる単一ナノ構造体のレーザー操作の可能性を検討した。発表では、球状物質や薄膜に対する計算結果を紹介し、非共鳴条件では現れない特異な効果を議論する。

　

＊第１１回〜第２０回