導波路型光デバイスによる世界最高品質のスクイーズド光生成に成功 ~信頼性の高い実用的な光量子コンピュータの実現に大きく前進~

2026-03-05 NTT株式会社,東京大学,理化学研究所,OptQC株式会社

NTT、東京大学、理化学研究所、OptQCの研究チームは、導波路型光デバイスを用いて世界最高品質となるスクイーズド光の生成に成功した。スクイーズド光は量子ノイズが圧縮された特殊な光で、光量子コンピュータの重要な資源となる。研究では周期分極反転ニオブ酸リチウム(PPLN)導波路を用いた光パラメトリック増幅器の改良と新しい位相同期制御技術を開発し、光通信波長帯で10.1dBの量子ノイズ圧縮を達成した。これは導波路型光デバイスとして世界最高レベルで、古典光の量子ノイズを90%以上低減したことを意味する。広帯域のスクイーズド光源は高速量子計算や量子ビット数拡張に重要であり、本成果はIOWN技術と連携した高速光量子コンピュータや誤り耐性型量子コンピュータの実現を大きく前進させるものと期待される。

導波路型光デバイスによる世界最高品質のスクイーズド光生成に成功 ~信頼性の高い実用的な光量子コンピュータの実現に大きく前進~
図1 (a)スクイーズド光の量子ノイズ (b)導波路型デバイスによるスクイージングレベルの変遷
(広帯域性を発揮する導波路型光デバイスでの高スクイージングレベルが近年求められている)

 

<関連情報>

改良位相同期法を用いた広帯域導波路光パラメトリック増幅器からの10dBスクイーズド光の生成 Generation of 10-dB squeezed light from a broadband waveguide optical parametric amplifier with improved phase locking method

Kazuki Hirota, Takahiro Kashiwazaki, Gyeongmin Ha, Taichi Yamashima, Pawaphat Jaturaphagorn, Takumi Suzuki, Kazuma Takahashi, Akito Kawasaki, Asuka Inoue, Warit Asavanant, Mamoru Endo, Takeshi Umeki, and Akira Furusawa
Optics Express  Published: February 25, 2026
DOI:https://doi.org/10.1364/OE.585323

Abstract

We report detection of 10.1 ± 0.2-dB squeezed light from a broadband periodically poled lithium niobate (PPLN) waveguide optical parametric amplifier (OPA). Based on our previous report, where a similar PPLN waveguide shows 8.3-dB squeezing
[T. Kashiwazaki et al., Appl. Phys. Lett. 122, 234003 (2023)
Crossref ], we reduce phase fluctuations and overall optical losses in the measurement system. In particular, we introduce a phase detection technique that does not require tapping a part of the squeezed light to get a phase locking signal. We use a phase-detection OPA seeded by a tapped probe and pump light before a squeezer OPA. This configuration breaks the conventional trade-off between generating a phase-locking signal with a high signal-to-noise ratio and suppressing the degradation of the squeezing level caused by optical tapping. With all these improvements, the phase fluctuation angle is reduced from 14 mrad to 9 mrad, and the total optical loss from 12% to 8%. Achieving more than 10 dB of squeezing by the broadband waveguide OPA is a significant step towards the realization of fault-tolerant ultra-fast universal optical quantum computation.

0404情報通信
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