QC-North
量子計算研究会 北海道 ENGLISH
第21回 QC-North
日時： 2003年9月1日（木） 16:00 〜 17:30
場所： 北海道大学 電子科学研究所 講堂講師： 黒田 隆 様(物質・材料研究機構 ナノマテリアル研究所 ナノ物性グループ) 題目： 励起子および励起子複合体の量子操作 内容： 半導体の光学遷移（励起子の生成・消滅）を、量子ビットの担い手として用いるアイデアが言われています。また、この分野がホットになる以前から、励起子系を対象とした非線形の量子状態操作（≒量子演算）の研究が進められてきました。本講演では、私が今まで関わってきた「励起子コヒーレント現象」のあらましを簡単に紹介し、励起子and 量子計算が実現可能性を探りたいと思います。学生さんの聴講を希望します。 キーワード： ・超高速分光とコヒーレント過渡現象 ・励起子と励起子分子 ・量子ドットと励起子複合体 ・多量子ビットと多励起子
第22回 QC-North
日時： 2003年9月25日（木） 15:00 〜 16:30
場所： 北海道大学 電子科学研究所 講堂講師： 藤原 彰夫 様(大阪大学) 題目： Quantum parameter estimation of a generalized Pauli channel Abstract: We present a quantum parameter estimation for a generalized Pauli channel, where the parameters to be estimated form a coordinate system of the $d^2-1$ dimensional probability simplex. We show that for each degree $n$ of the channel extension, the SLD Fisher information matrix for the output states takes the maximum when the input state is an $n$- tensor product of a maximally entangled state. We further prove that for the corresponding quantum Cramer-Rao inequality, there is an efficient estimator if and only if the parameters form a mixture affine coordinate system. These results rely on the fact that the family of optimal output states can be identified with the $d^2-1$ dimensional probability simplex in the sense of quantum information geometry. This fact further allows us to investigate submodels of generalized Pauli channels in a unified manner. References: - J. Phys. A: Math. Gen. 36 (2003) 8093-8103. - Phys. Rev. A 63 (2001) 042304 - Phys. Rev. A 65 (2002) 012316 - 数理科学，特集／数理工学の地平，２００２年１２月，pp. 28-35
第23回 QC-North
日時： 2003年11月5日（水） 15:00 〜 16:15
場所： 北海道大学 理学部大講堂（理学部５号館３階）
http://www.lib.hokudai.ac.jp/faculties/sci/map2.html
講師： Prof. Anton Zeilinger (University of Vienna)
題目： Entangled Photons: From Fundamental Experiments out into Free Space
Abstruct: Work on entaglement was originally motivated by fundamental questions about the Nature of physical reality. Unexpectedly, this has given rise to concepts for a new infonmation technology including quantum cryptography, quantum telepportaion and quantum computation. Most recently, entangelemnt has been transmitted over free-spacelinks opening up the possibility of world-wide quantum communication.
第24回 QC-North
講師： Dr. Gregor Weihs (Stanford University)
題目： Dynamic condensation and nonlinear optics with microcavity polaritons
Abstruct: Exciton-polaritons are quasiparticles in a strongly coupled semiconductor microcavity. Their unique properties make them an ideal tool for fundamental physics and applications. We were able to show [1] that they can undergo dynamic condensation with a spontaneous buildup of coherence. The resulting polariton laser is a technologically interesting device with ultra-fast response and very low threshold. The interactions between polaritons yield strong optical nonlinearities with potential applications as sources of entangled photons and nonlinear optical gates for quantum information processing.
[1] H. Deng et al., Science 298, 199 (2002).
第25回 QC-North
日時： 2004年3月15日（月） 15:30 〜 17:00
場所： 北海道大学 電子科学研究所 講堂講師： 根本 香絵 様 (国立情報学研究所 暗号情報研究部門)
題目： 光を用いた量子計算と非線形性
要旨： 非線形性は計算回路が量子的であるために欠かせない性質であ る。光を用いた量子計算回路では、非線形ゲートの実現が難しく、いかに非線形 性を導入するかが重要な問題である。非線形ゲートをつくる方法には、非線形物 質を使うもの、線形光学量子計算のように非ユニタリーな確率的ゲートを用いる ものなどが考えられるが、このようなスキームは実現が難しいことがわかってい る。ここでは光を情報の担い手としながらも、他の物理系をあわせて用いること によって、より現実的な非線形ゲート、光子数測定の構成方法について議論する。講師： Dr. Peter van Loock (国立情報学研究所 量子コンピューティング研究 部門)
title: Measurements for Quantum Communication using Linear Optics
abstract: We present criteria to decide whether a given projection measurement can be implemented, in principle, solely by means of linear optics. Apart from beam splitters and phase shifters, the linear-optics toolbox may contain auxiliary photons, conditional dynamics, and photon counting. We further discuss an extension of these criteria to include Gaussian operations such as phase-space displacements, squeezing transformations, and homodyne detections. Finally, we discuss a generalization of our approach to POVM`s.
第26回 QC-North
日時： 2004年3月29日（月） 15:00 〜 16:00
場所： 北海道大学 電子科学研究所 講堂講師： 佐中 薫 様 (ウィーン大学)
題目： 線形光学量子計算のための非線型符号変換の実験 要旨： 光子の偏光状態や光モードを量子ビットとして利用することは、長 距離間の量子情報伝達におけるデコヒーレンスに強い、という点において理想的な方 法である。反面、光子間には通常、電荷に相当する相互作用がないために、光子によ る演算、すなわち光量子論理ゲートの構築は一般に非常に難しい。我々は近年、理論 的に示された効率的に光量子計算を行う方法に基づき、この理論の最も重要な要素で ある、「非線型符号変換(Nonlinear sign shift)」を実験的に実現した。この実験で はパラメトリック下方変換光による単一光子光源、Si-APDによる単一光子検出器、お よび線形光学素子を用いて、量子的な強度干渉をおこしている。この量子干渉が量子 レベルの微弱光に対しても、非常に強い非線型効果をもたらし、入射光の位相が非線 形的かつ離散的にシフトする様子が観測された。Optical photons have been demonstrated to be ideal carriers of quantum information since they can maintain their quantum mechanical properties over very long distances and are relatively immune to the evils of decoherence. However, since photons are notoriously weakly interacting, it is difficult to make one photon switch another - such a photon "transistor", or two-qubit logic gate, is a necessary ingredient for a quantum computer. In our experiment, we have realized the nonlinear sign shift (NS) operation for photonic qubits. We show that the conditional phase shift is almost pi in clear agreement with theory. Our results show that by using an ancilla (helper) photon and conditional detection, nonlinear optical effects can be implemented using only linear optical elements.
参考文献： K.Sanaka, T.Jennewein, J-W Pan, K.Resch and A. Zeilinger, Phys. Rev.Lett.92, 017902 (2004).
第27回 QC-North
日時： 2004年4月2日（金） 16:00 〜 17:00
場所： 北海道大学 電子科学研究所 講堂講師： Dr. Jozef Gruska （Masaryk University of Brno）
題目： UNIVERSAL SETS OF QIP PRIMITIVES AND THEIR OPTIMAL USE
Abstruct: Talk will deal with several concepts of universality in quantum information procesing and with various (sometimes surprising) universal sets of quantum primitives as well as with the optimal use of several sets of universal primitives. Nature offers enormous variety of ways -- let us call them technologies -- various, more or less powerful, quantum information processing primitives can be exhibited and realized. Since it seems to be very difficult to exploit potential of nature for quantum information processing, it is of large importance to explore what kind of quantum primitives form sets of primitives that are universal, in some reasonable sense, and that are quite easy to implement. Moreover, also from the point of view of understanding in depth the laws and limitations of quantum information processing and communication and also of quantum mechanics itself, the problem of finding of rudimentary quantum information processing primitives is of large importance. Search for such quantum computation universal primitives, and for their optimal use, is therefore actually one of the major tasks of the current (both theoretical and experimental) quantum information processing research that starts toattack the task of building processors for few qubits applications or even for more powerful tasks. Search for sets of elementary, or even rudimentary, but powerful, quantum computationalprimitives and for their optimal use, has brought a variety of deep and surprising results that are much encouraging for one of the main current challenges of the field -- to design powerful quantum information processing processors. It seems to be clear that optimalization of quantum circuit will be of similar large importance as it is in the case of classical circuits. This time, however situation is much more complicated. However, several interesting results have already been obtained concerning optimalization of special circuits.
第28回 QC-North
日時： 2004年9月16日（木） 15:00 〜 18:00 場所： 北海道大学 電子科学研究所 講堂
講師： Dr. Bill Munro
題目： Single Photon Quantum Computation: Linear or Nonlinear?
アブストラクト： In this talk we will give a brief introduction to single photon linear optical quantum computation and the requirements for it. In particular we will focus on the detection requirement and the potential for the creation of a photon number resolving detector using the giant Kerr nonlinearities available in electromagnetically induced transparency.
第29回 QC-North
日時： 2004年10月15日（金） 16:00 〜17:00 場所： 北海道大学 電子科学研究所 講堂 講師： 森越 文明 様（NTT物性科学基礎研究所／科学技術振興機構 さきがけ 題目： 量子エンタングルメントと熱力学的構造 アブストラクト：量子エンタングルメントとは、離れた物理系の間の奇妙な量子相関であり、量子情報処理における重要な資源となる 。本講演では、純粋状態のエンタングルメントを定量化する際に現れる熱力学的構造について解説した後、混合状態における熱力学的構造の可能性について議論する。
第30回 QC-North
日時： 2004年10月20日（水） 15:00 〜 場所： 北海道大学 電子科学研究所 講堂 講師： 霜田 光一先生 （東京大学名誉教授） 題目： 「メーザーの発明から光周波数標準まで」 アブストラクト：私は戦時中のレーザーの研究からマイクロ波分光、メーザー、レー ザーの研究を始めました。量子コヒーレンスとQubitの初期の研究、レーザー周 波数安定 化、メートルの再定義、光時計などについて話しましょう。