光量子コンピュータのための量子テレポーテーションの基礎
目次
- 量子力学の基礎
- 量子力学の基礎(2)
- 古典光学・量子光学の基本【ハイセンベルグ描写】
- 古典光学・量子光学の基本【光の量子化】
- 量子テレポーテーション【量子テレポーテーションの考え方】
- 量子テレポーテーション【量子ビットの量子もつれ状態】
- 量子テレポーテーション【連続量量子テレポーテーション】
- 量子テレポーテーション【EPR状態の物理的な生成】
- 量子テレポーテーションの応用の紹介【連続量の量子状態の位相平面上の表示】
- 量子テレポーテーションの応用の紹介【測定誘起型量子計算】
1.量子力学の基礎
【なぜ量子テレポーテーション?】
光量子コンピューターと量子テレポーテーション、そして光がどのような関係で、何故これらが量子コンピューターにとって重要なのかということについて紹介します。
【なぜ光?】
量子テレポーテーションや量子情報処理をするだけであれば、光の媒介だけではなくさまざまな媒介が世の中で研究されています。
その中で何故「光」なのかということについて紹介します。
【アウトライン】
主に量子力学の基本的な考え方、それらがどのように量子テレポーテーションに繋がるのかということについての解説です。
【量子力学と古典力学の考え方】
量子テレポーテーションをどのように応用しているのか、ということについていくつか紹介します。
2.量子力学の基礎(2)
【古典物理学の基本的な考え方】
量子力学にはどのような違いがあるのか、そしてそれが量子テレポーテーションにどのように応用されるのかということについて「状態」「属性」「局所性」の3つの観点から説明します
【量子力学の基本的な考え方:状態】
マイクロスケールな量子のシステムとこれらの考え方についてきちんと説明することはできないことが現在では知られています。それらが量子力学だとどのようになっていくのかという説明をします
【量子力学の基本的な考え方:測定】
状態というものが確率分布を与えるものとなると、測定という行為は、単に常にもっている値を覗くという行為ではなくなるということについて
【量子力学の基本的な考え方:局所性】
電子を例にした局所性について
【量子力学の基本的な考え方】
量子力学の基本的な状態、測定、局所性をふりかえってみましょう
【量子力学の数学的な扱いのまとめ】
3.古典光学・量子光学の基本【ハイセンベルグ描写】
【ハイセンベルグ描写】
ハイセンベルグ描写とはどういうものなのか?
【古典光学と量子光学の関係】
光の量子コンピューターを理解するために、光を量子的にどのように扱うのかということについての解説です
4.古典光学・量子光学の基本【光の量子化】
【光の量子化】
【光の量子:ホモダイン測定器】
sとtを測定する位相があり、概ねに沿って測定していくという方法について
【アウトライン】
これまでのまとめとこの後の展開について
5.量子テレポーテーションの考え方
【量子テレポーテーションの考え方】
量子テレポーテーションについての基本的な考え方のための、状態の話
【量子テレポーテーション方式】
2つある量子テレポーテーションの方式について
【量子ビットの量子テレポーテーション】
量子テレポーテーションの回路を見ていきましょう
【量子ビットの基本ゲート】
これまで説明したゲートがどのように操作しているのか、この測定が何を測定しているのかということについて丁寧に説明していきます
6.量子テレポーテーション【量子ビットの量子もつれ状態】
【量子ビットの量子もつれ状態】
Pauliゲート、Hadamardゲート、CNOTゲートを組み合わせて、量子テレポーテーションの回路がどのようになっているのかという解説をします
【量子ビットのベル測定】
ベル測定というところがどのような測定になっているのかということについて
【量子ビットの量子テレポーテーション】
全体的な回路について
【フィードフォワード】
フィードフォワードの未説明の部分について
【量子ビットの量子テレポーテーション】
ここまでのまとめ
【量子ビットの量子テレポーテーションの実例】
1917年の量子ビットの量子テレポーテーションの実例について
7.量子テレポーテーション【連続量量子テレポーテーション】
【連続量量子テレポーテーション】
先ほど偏光の自由度を用いたテレポーテーション回路について説明しましたが、今回はさらに自身の研究に近い方の連続量を用いた量子テレポーテーションについて説明します
【量子テレポーテーションに関わる連続量の量子ゲート】
今回の量子テレポーテーションで用いる、基本的な量子ゲートについて説明します
【連続量の量子もつれ:EPR状態】
まずは連続量の量子もつれについて、説明します
【EPR状態の物理的な生成】
8.量子テレポーテーション【EPR状態の物理的な生成】
【EPR状態の物理的な生成】
スクイーズド状態化することができれば、EPR状態化することができます。それらについて説明します
【連続量におけるベル測定】
連続量のベル測定が何に対応するのかについて説明します
【量子テレポーテーション回路の計算】
【フィードフォワードによる補正】
測定結果に依存する項が何を意味するのかについて説明します
【連続量量子テレポーテーションの特徴】
【連続量量子テレポーテーションの実験】
私が所属してる研究室の先生が、世界で初めての連続量量子テレポーテーションの実験を行いました
9.量子テレポーテーションの応用の紹介【連続量の量子状態の位相平面上の表示】
【連続量の量子状態の位相平面上の表示】
【現実的な量子テレポーテーション】
【アウトライン】
量子テレポーテーションの応用について説明していきます
【テレポーテーションの応用】
テレポーテーションの応用の実際の例について説明します
【量子中継器(エンタングルメントスワッピング)】
まずは量子中継器というものについて説明します
【量子テレポーテーションネットワーク】
もう一つの例として他者からの量子テレポーテーションネットワークというものについて説明します
【測定誘起型量子計算】
量子計算に近いところとして量子テレポーテーションがどのように応用されるか紹介します
10.量子テレポーテーションの応用の紹介【測定誘起型量子計算】
【測定誘起型量子計算】
【時間領域クラスター状態】
クラスター状態を使った量子計算を説明します
【時間領域量子操作】
1次元クラスター状態を用いて量子テレポーテーションの手法の実験について簡単に説明します
【まとめ】
11.質疑応答
【質問1】
先生はどのような理由でレーザーOPOを使われていますか?微妙な波長の選択をするためですか?
【答え1】
A.OPOはスクイーズド光を生成するために使っています。
【質問2】
Q.EPR状態の場合に、光子が2つもつれあうイメージがないのですがいかがですか。
【答え2】
A. 光子の数の自由度で見ると光子の数は必ず同じになります。古典ではない相関となります。
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