超短パルスレーザーが光ファイバを伝播する際の主として4波混合過程を利用して, ファイバ出射後の広帯域スペクトルの周波数モード間に量子論的相関が発生可能である。
まず, 広帯域スペクトルを固有値分解解析し, 直交固有関数(シュミッドモード)を摘出するためのマルチ周波数モード間量子相関解析理論を新たに構築した。その結果, ゼロ分散波長でのファイバ伝播においては, 高次の周波数モードまでの高いスクイージングが得られることを明らかにした。
さらに, ファイバ入射パルスのスペクトル位相を最適化制御することにより, 4つのスペクトル帯それぞれをモードとしたあらゆる形状の4モードクラスター状態が達成できることを実証した。
When utilizing ultrafast nonlinear optics such as four-wave mixing in a fiber, we can generate quantum correlation among frequency modes of a laser pulse propagating through the fiber.
First, we constructed a multimode quantum theory of nonlinear propagation in optical fibers, where we can extract orthogonal eigenfunctions from a broad spectrum. Using this theory, we proved that higher photon-number density squeezing can be obtained up to much higher eigenmodes via nonlinear pulse propagation.
Furthermore, we demonstrated that four-mode cluster states in any combinations can be generated among the frequency modes in a laser pulse propagating through a fiber when the initial spectral phase are adaptively shaped.

研究種目 : 挑戦的萌芽研究
研究期間 : 2015～2016
課題番号 : 15K13385
研究分野 : 超高速レーザー光学および量子光学