JP2013254201A - 量子テレポーテーションのためのシステム及び方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】偏光エンタングルメント光子対を生成発光ダイオード1と、光子対の一方の光子を第1の、他方を第2の経路に沿って、導くビームスプリッタと、入力光子のための入力と、第1の経路の光子対の一方の光子と入力光子に対して合同測定を実行する測定部9と、第1の遅延を測定するように構成される計時部であって、第1の遅延は、入力光子とエンタングルメント光子対の光子が合同測定部を通過するときの、入力光子と光子対の光子との間の遅延であり、第2の遅延は発光ダイオードを出るときの2つの光子間の遅延時間である、計時部と、第1の遅延が第1の所定のタイミングウィンドウ内にあり、かつ、第2の遅延が第2の所定のタイミングウィンドウ内にある場合に、テレポーテーション測定が有効であることを決定するコントローラと、を具備する。
【選択図】図1
Description
本出願は、2012年5月16日に出願された英国特許出願第1208640.1号に基づいており、この英国特許出願の優先権の利益を主張する。この英国特許出願の全内容は、参照することによって本明細書に組み込まれる。
ここに説明される実施形態は、一般に、量子テレポーテーションのためのシステム及び方法に関する。
入力光子の量子状態の量子テレポーテーションのためのシステムであって、
偏光エンタングルメント光子対を生成するように構成される発光ダイオードと、
エンタングルメント光子対の一方の光子を第1の経路(path)に沿って、前記エンタングルメント対の他方の光子を第2の経路に沿って、導くように構成されるビームスプリッタと、
前記入力光子のための入力(input)と、
前記第1の経路に沿って導かれたエンタングルメント光子対の一方の光子と前記入力光子に対して合同測定を実行する測定部であって、合同測定が実行された2つの光子を検出する第1の検出部を備える測定部と、
前記第2の経路に沿って導かれた前記エンタングルメント光子対の前記光子を検出する第2の検出部と、
第1の遅延を測定するように構成される計時部であって、前記第1の遅延は、前記入力光子及び前記エンタングルメント光子対の前記光子が前記合同測定部を通過するときの、光子の最大の識別不可能性の点での前記入力光子及び前記エンタングルメント光子対の前記光子との間の遅延の大きさであり、該計時部は、第2の遅延をさらに測定し、前記第2の遅延は、前記エンタングルメント光子対の前記2つの光子が前記発光ダイオードを出るときの前記エンタングルメント光子対の前記2つの光子間の時間の大きさである、計時部と、
前記第1の遅延が第1の所定のタイミングウィンドウ(timing window)内にあり、かつ、前記第2の遅延が所定のタイミングウィンドウ内にある場合に、テレポーテーション測定が有効であることを決定するコントローラと、
を具備するシステムを提供する。
発光ダイオードから偏光エンタングルメント光子対を提供することと、
前記エンタングルメント光子対の一方の光子を第1の経路に沿って、前記エンタングルメント対の他方の光子を第2の経路に沿って、導くことと、
入力光子を提供することと、
前記第1の経路に沿って導かれたエンタングルメント光子対の一方の光子と前記入力光子に対して合同測定を実行し、合同測定が実行された前記2つの光子を検出することと、
前記第2の経路に沿って導かれた前記エンタングルメント光子対の光子を検出することと、
第1の遅延を測定することと、ここで、前記第1の遅延は、それらが前記合同測定を経験するときの、光子の最大の識別不可能性の点での前記入力光子と前記エンタングルメント光子対の光子との間の遅延である、
第2の遅延を測定することと、ここで、前記第2の遅延は、それらが前記発光ダイオードを出るときのエンタングルメント光子対の2つの光子間の遅延時間である、
前記第1の遅延が第1の所定のタイミングウィンドウ内にあり、かつ、前記第2の遅延が第2の所定のタイミングウィンドウ内にある場合に、テレポーテーション測定が有効であることを決定することと、
を具備する方法を提供する。
Claims (20)
- 入力光子の量子状態の量子テレポーテーションのためのシステムであって、
偏光エンタングルメント光子対を生成するように構成される発光ダイオードと、
エンタングルメント光子対の一方の光子を第1の経路に沿って、前記エンタングルメント対の他方の光子を第2の経路に沿って、導くように構成されるビームスプリッタと、
前記入力光子のための入力と、
前記第1の経路に沿って導かれたエンタングルメント光子対の一方の光子と前記入力光子に対して合同測定を実行する測定部であって、合同測定が実行された2つの光子を検出する第1の検出部を備える測定部と、
前記第2の経路に沿って導かれた前記エンタングルメント光子対の前記光子を検出する第2の検出部と、
第1の遅延を測定するように構成される計時部であって、前記第1の遅延は、前記入力光子及び前記エンタングルメント光子対の前記光子が前記合同測定部を通過するときの、光子の最大の識別不可能性の点での前記入力光子と前記エンタングルメント光子対の前記光子との間の遅延であり、該計時部は、第2の遅延をさらに測定し、前記第2の遅延は、前記エンタングルメント光子対の前記2つの光子が前記発光ダイオードを出るときの前記エンタングルメント光子対の前記2つの光子間の遅延時間である、計時部と、
前記第1の遅延が第1の所定のタイミングウィンドウ内にあり、かつ、前記第2の遅延が第2の所定のタイミングウィンドウ内にある場合に、テレポーテーション測定が有効であることを決定するコントローラと、
を具備するシステム。 - 前記発光ダイオードのための電源をさらに具備し、前記電源は直流源である、請求項1に記載のシステム。
- 前記計時部は、前記第1の検出部による前記2つの光子の検出時間から前記第1の遅延時間を決定するように構成され、前記計時部は、前記2つの光子のそれぞれの空間モードが前記合同測定部内で会う点から前記第1の検出部までの経路長の変化を補うようにさらに構成される、請求項1に記載のシステム。
- 前記合同測定部は、2光子干渉を可能にするビームスプリッタを備え、前記計時部は、前記第1の検出部による前記2つの光子の検出時間から前記第1の遅延時間を決定するように構成され、前記計時部は、さらに、前記ビームスプリッタから前記第1の検出部への前記2つの光子が取る経路長間の変化を補うように構成される、請求項1に記載のシステム。
- 前記計時部は、前記第2の経路を移動する前記光子が前記第2の検出器で受信される時間から前記第2の遅延を測定するように構成され、前記計時部は前記エンタングルメント光子対の前記2つの光子が取る経路長における差を補うようにさらに構成される、請求項1に記載のシステム。
- 当該システムは、前記第2の経路に設置される遮断部をさらに具備し、前記計時部は、前記第2の遅延時間が前記第2のタイミングウィンドウ内である場合に前記第2の経路に沿う光子の伝送を可能にするように、前記遮断部を動作させるように構成される、請求項1に記載のシステム。
- 前記第2の経路に設置される遮断部をさらに具備し、前記計時部は、前記第1の遅延時間が前記第1のタイミングウィンドウ内であることを前記コントローラが決定する場合を除いて、前記第2の経路に沿った光子の伝送を遮断するように、前記遮断部を動作させるように構成される、請求項1に記載のシステム。
- 前記合同測定は、ベル状態又はベル状態の混合に関係する測定である、請求項1に記載のシステム。
- 前記合同測定部を通過する光子の両方に対して状態測定を行うように構成される状態測定部をさらに具備し、前記コントローラは、追加として両方の光子に対する状態測定が結果の所定のセットのうちの少なくとも1つと一致する場合に前記テレポーテーション測定が有効であると決定する、請求項1に記載のシステム。
- 前記コントローラは、有効な測定の事後測定選択を可能にするように構成される、請求項1に記載のシステム。
- 前記第1の検出部は第1及び第2の検出器を備え、前記第1及び第2の検出器は超伝導検出器である、請求項1に記載のシステム。
- 前記第2のタイミングウィンドウは0からt2maxであり、t2maxは励起子放射寿命のオーダーである、請求項1に記載のシステム。
- 前記第1のタイミングウィンドウは0からt1maxであり、t1maxは前記第1の経路を移動する光子のコヒーレンス時間である、請求項1に記載のシステム。
- 当該システムは、前記発光ダイオードが前記入力光子を提供することを可能にするように構成される、請求項1に記載のシステム。
- 入力光子遅延部と、前記第1の経路から前記入力光子遅延部に光子を導くように構成されるスイッチと、をさらに具備し、前記入力光子遅延部では、前記光源からの光子は、前記光源によって出力されるさらなる光子と同時に起こるように遅延され、前記遅延される光子が前記入力光子になる、請求項14に記載のシステム。
- テレポートされる状態は重ね合せ状態である、請求項1に記載のシステム。
- 前記発光ダイオードは量子ドットを備える、請求項1に記載のシステム。
- 請求項1に記載のテレポーテーションシステムを具備する量子コンピュータ。
- 請求項1に記載のテレポーテーションシステムを具備する量子通信リレー。
- 入力光子の量子状態をテレポーテーションする方法であって、
発光ダイオードから偏光エンタングルメント光子対を提供することと、
前記エンタングルメント光子対の一方の光子を第1の経路に沿って、前記エンタングルメント対の他方の光子を第2の経路に沿って、導くことと、
入力光子を提供することと、
前記第1の経路に沿って導かれたエンタングルメント光子対の一方の光子と前記入力光子に対して合同測定を実行し、合同測定が実行された前記2つの光子を検出することと、
前記第2の経路に沿って導かれた前記エンタングルメント光子対の前記光子を検出することと、
第1の遅延を測定することと、ここで、前記第1の遅延は、前記入力光子及び前記エンタングルメント光子対の前記光子が前記合同測定を経験するときの、前記光子の最大の識別不可能性の点での前記入力光子と前記エンタングルメント光子対の前記光子との間の遅延である、
第2の遅延を測定することと、ここで、前記第2の遅延は、前記エンタングルメント光子対の前記2つの光子が前記発光ダイオードを出るときの前記エンタングルメント光子対の前記2つの光子間の遅延時間である、
前記第1の遅延が第1の所定のタイミングウィンドウ内にあり、かつ、前記第2の遅延が第2の所定のタイミングウィンドウ内にある場合に、テレポーテーション測定が有効であることを決定することと、
を具備する方法。
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