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Quantum teleportation
- 3. ・NO1 「0からコンピュータを作ってみた」 ・NANDゲートでCPU〜VM〜コンパイラまで作成しました ・「ゆるゆるIT勉強会 feat.Reedex Vol.4」 の発表資料 ・https://www.slideshare.net/YuuOkano/0-119311314 3 過去の発表資料
- 6. 6 量子テレポテーションの概要② ・量子もつれの生成制御やBell観測という重要技術を包含 ・量子テレポテーションは単なる量子状態の転送以上 ・量子計算機は複数のユニタリ変換の組み合わせ ・量子テレポテーションは恒等変換を行う量子計算機の一種！ yin =U yout y = I y 量子計算のモデル 理想的な量子テレポテーションのモデル 前ページの「量子もつれ〜Bell測定 〜変異操作」が恒等変換
- 12. 12 量子もつれ状態の生成（電磁場の量子化） ・レーザー光は「短波長」/「高い指向性」「高い可干渉性」の特徴 ・量子化された電磁場の「コヒーレント状態」として扱う ・消滅演算子の固有状態 ・光子がポアソン分布に従う状態 ・最小不確定状態 ・バランス型ホモダイン測定（後述）にて各成分を測定 ⌢ a a =a a a = exp - a 2 æ è ç ç ö ø ÷ ÷ an n! n n=0 ¥ å コヒーレント光の位相空間での表現 D ˆx D ˆp x p a コヒーレント光の特徴
- 14. 14 ハーフビームスプリッター（HBS） 50%透過 / 50%反射 スクイーズド光A スクイーズド光B 送信者用EBRビームA（量子もつれ状態） 受信者用EBRビームB（量子もつれ状態） ・HBSに通すと量子もつれ状態のEBRビームが生成 ・送受信者がそれぞれでEBRビームを持っておく ・各EPRビームには以下の関係が成立 ・スクイージングパラメータ（r→∞）で完全なEPR状態 量子もつれ状態の生成（EBRビーム生成） ˆxA - ˆxB = 2e-r ˆp2 (0) ˆpA + ˆpB = 2e-r ˆx1 (0)
- 15. 15 Bell測定（ホモダイン測定とは） ・量子状態を直接測定は熱雑音のノイズにより困難 ・測定対象の信号光と同一周波数で強度の強いLO光とを干渉させ、２つの フォトダイオードで干渉光の差分を測定 ・LO光の強度だけ増幅する（光子検出にも適用可能） ・ラジオで利用されていた技術を量子光学に応用（差分は振動数のみ） 信号光 ーHBS LO光 ・信号光に比べて十分に強い ・信号光と同一周波数 I1 I 2 ⌢ I2 - ⌢ I1 = 2 a y ⌢ x cosq + ˆp sinq( ) y y
- 18. 18 xA - xB = 0 xin - xA = X xB = xin - X - xA + xB xB = xin - X xB = xin ①. EBRビームのもつれ条件（r->∞と仮定） ②. Bell測定のx成分の測定値がX ③. ②式と同値 ④. ③に①式を代入 ⑤. 受信側のEBRビームに送信状態が再現 ・Bell測定の結果を受信者に適用した場合の数式概要 ・r->∞の状態の理想状態では送信状態が再現されることを示される ・p成分も同様にして示すことが可能 古典チャンネル（数式）