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WO2023100668A1 - 干渉装置、偏光制御方法及び偏光制御プログラム - Google Patents

干渉装置、偏光制御方法及び偏光制御プログラム Download PDF

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Publication number
WO2023100668A1
WO2023100668A1 PCT/JP2022/042669 JP2022042669W WO2023100668A1 WO 2023100668 A1 WO2023100668 A1 WO 2023100668A1 JP 2022042669 W JP2022042669 W JP 2022042669W WO 2023100668 A1 WO2023100668 A1 WO 2023100668A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
light
polarization state
polarization
interference
waveguide
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/042669
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
明 古澤
智裕 中村
Original Assignee
国立大学法人東京大学
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 国立大学法人東京大学 filed Critical 国立大学法人東京大学
Priority to JP2023564870A priority Critical patent/JPWO2023100668A1/ja
Publication of WO2023100668A1 publication Critical patent/WO2023100668A1/ja

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F3/00—Optical logic elements; Optical bistable devices

Definitions

  • the present invention relates to an interference device, a polarization control method, and a polarization control program.
  • Non-Patent Document 1 There is a technique for generating light in a quantum entangled relationship using a beam splitter (see, for example, Non-Patent Document 1).
  • quantum correlation such as quantum entanglement may be used as the properties.
  • quantum light When this quantum correlation becomes weak, it becomes difficult to read out information from the light used in the system (hereinafter sometimes referred to as quantum light). That is, the quality of information deteriorates.
  • the quantum properties of quantum light which is light whose information quality is degraded by optical loss, are degraded by optical loss.
  • the quantum correlation weakens as the quantum nature of the quantum light decreases. In principle, this degradation of the quantum properties of quantum light cannot be restored by an optical amplifier. Further, in the case where the quantum light beams are caused to interfere with each other by the beam splitter, if the polarizations of the quantum light beams to be interfered are different, the degree of interference of the quantum light beams newly generated by the interference is reduced. A decrease in the degree of interference leads to a decrease in the quantum properties of quantum light. Therefore, there is a demand for a technique for suppressing the deterioration of the quantum properties of quantum light, which deteriorates the quality of information due to optical loss.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and is an interference device, a polarization control method, and a polarization control program capable of suppressing deterioration of the quantum properties of quantum light that deteriorates the quality of information due to optical loss. intended to provide
  • An interference device includes a first waveguide that transmits a first quantum light and outputs the first quantum light, and a second quantum light that transmits and outputs the second quantum light. , the first quantum light in the first polarization state output from the first waveguide, and the second quantum light in the second polarization state output from the second waveguide a first beam splitter that generates a first interference light and a second interference light from the wherein the quantum light is light whose information quality is degraded by optical loss.
  • the first polarization state and the second polarization state are greatly When different, the degree of interference between the first interference light and the second interference light is reduced. A decrease in the degree of interference causes imperfect interference, thus degrading the quantum nature of quantum light. This brings about an effect equivalent to the occurrence of optical loss.
  • the third polarization state is changed to the third polarization state.
  • Two polarization states can be approximated, or the third polarization state can be matched to the second polarization state. Since the first interference light and the second interference light can be generated from the first quantum light in the third polarization state and the second quantum light in the second polarization state, the first interference light and the second interference light can be generated. The degree of interference for light can be increased. Thereby, deterioration of the quantum properties of the first interference light and the second interference light can be suppressed. Therefore, it is possible to suppress the deterioration of the quantum properties of the quantum light in which the quality of information deteriorates due to the optical loss, and further suppress the deterioration of the quality.
  • the interference device includes a second polarization state changing section that applies a second action to the second waveguide and changes the second polarization state to a fourth polarization state by birefringence based on the second action. may be further provided.
  • the fourth polarization state can be made closer to the third polarization state, or the fourth polarization state and the third polarization state can be easily matched.
  • the degree of interference between the first interference light and the second interference light can be increased, so that deterioration of the quantum properties of the first interference light and the second interference light can be further suppressed.
  • the interferometric device further imparts a second effect to the first waveguide to a second polarization state that changes the third polarization state to a fourth polarization state by birefringence based on the second effect.
  • a change unit may be further provided.
  • the range in which the first polarization state can be changed (for example, the area on the Poincare sphere) can be expanded, so that the fourth polarization state can be brought closer to the second polarization state, or the fourth polarization state can be changed. and the second polarization state.
  • the degree of interference between the first interference light and the second interference light can be increased, so that deterioration of the quantum properties of the first interference light and the second interference light can be further suppressed.
  • the interference device further includes an acting portion that exerts a third effect on the first waveguide or the second waveguide, wherein the third effect acts on the first waveguide or the second waveguide.
  • the size of the portion to which the first action is applied may be smaller than the size of the portion to which the first action is applied to the first waveguide.
  • the third effect is provided by a configuration in which the size of the portion of the first waveguide or the second waveguide to which the third effect is applied is smaller than the size of the portion of the portion to which the first effect is applied to the first waveguide.
  • the degree of anisotropy of the optical length and refractive index of the portion can be changed at high speed. Such a change modulates the quantum light transmitted through the waveguide to which the third effect is applied, so that the phase of the quantum light can be controlled and the polarization state of the quantum light can be estimated. And by such modulation, for example, high-frequency noise can be suppressed.
  • the interference device receives a third quantum light, and the third quantum light is input to the first quantum light input to the first waveguide and to the second waveguide.
  • a second beam splitter for separating the second quantum light may be further provided.
  • the action given to the first waveguide or the second waveguide may be a mechanical action or a thermal action.
  • the mechanical action is elongation or compression of the first waveguide along the transmission direction of the first quantum light, or of the second waveguide along the transmission direction of the second quantum light. It may be expansion or compression.
  • the inventors have found that by stretching or compressing a waveguide along the direction of light transmission, the polarization state of the light can be precisely changed with little optical loss. That is, with the above configuration, the polarization state of the quantum light can be accurately adjusted while suppressing deterioration of the quantum properties of the first quantum light or the second quantum light transmitted through the first waveguide or the second waveguide, respectively. can be changed.
  • the first waveguide has two principal axes with different refractive indices, and the first quantum light travels through the first waveguide in a polarized state having components in both of the two principal axes.
  • a waveguide having two main axes with different refractive indices is used for the purpose of transmitting light in a linearly polarized state.
  • the first quantum light is passed through the first waveguide while being in a linearly polarized state.
  • a configuration can be implemented in which the first polarization state is changed to the third polarization state by birefringence based on the first effect without transmission. That is, it is possible to give the degree of freedom to change the point representing the third polarization state on the Poincare sphere when the first action is changed.
  • the part where the first action is applied to the first waveguide is such that the third action is applied to the first waveguide. and the first beam splitter.
  • the portion in which the third action is applied to the first waveguide is provided before the portion in which the first action is applied to the first waveguide.
  • One quantum of light can be modulated by the working part.
  • the action section is used for phase modulation of the first quantum light
  • the first quantum light in a stable polarization state can be modulated, so that a change in the third polarization state due to phase modulation can be reduced. can be done.
  • the degree of interference of the first interference light and the second interference light is maximized, and deterioration of the quantum properties of the first interference light and the second interference light in the interference device is suppressed to the maximum.
  • the third polarization state and the fourth polarization state are the same polarization state for each set, and the two or more same polarization states are the polarization state of the first quantum light output from the first waveguide is closest to the first polarization-preserving polarization state caused by the birefringence of the first waveguide, if the first same polarization state of a second same polarization state of the two or more same polarization states, the polarization state of the first quantum light output from the first waveguide is second to the first polarization-maintaining polarization state; , and the first polarization state changing unit may change the first polarization state to the third polarization state closer to the first same polarization state than the second same polarization state.
  • the polarization state of the first quantum light output from the first waveguide is close to the first polarization-maintaining polarization state, so that, for example, when the first quantum light is phase-modulated, the third polarization state is obtained. fluctuation can be suppressed.
  • the fourth polarization state can be brought closer to the first same polarization state as the third polarization state, and the degree of interference between the first interference light and the second interference light can be brought closer to the maximum.
  • the third polarization state and the fourth polarization state are the same polarization state for each set, and the two or more same polarization states are the polarization state of the second quantum light output from the second waveguide is closest to the second polarization-maintaining polarization state caused by the birefringence of the second waveguide, if the third same polarization state of a fourth same polarization state of the two or more same polarization states, the polarization state of the second quantum light output from the second waveguide is second to the second polarization-maintaining polarization state; , and the second polarization state changing unit may change the second polarization state to the fourth polarization state closer to the third same polarization state than the fourth same polarization state.
  • the polarization state of the second quantum light output from the second waveguide is close to the second polarization-maintaining polarization state, so that, for example, when the second quantum light is phase-modulated, the fourth polarization state is obtained. fluctuation can be suppressed.
  • This makes it possible to achieve a stable fourth polarization state that is close to the second polarization-maintaining polarization state and the third same polarization state.
  • the third polarization state can be brought closer to the third same polarization state as the fourth polarization state, and the degree of interference between the first interference light and the second interference light can be brought closer to the maximum.
  • the interference device further includes a measuring section that measures the first interference light, and a control section that controls the first polarization state changing section based on the measurement result of the first interference light.
  • the magnitude of the first action can be automatically adjusted. It can be maintained automatically and stably.
  • control unit controls the measurement result of the first interference light when the first action is increased, the measurement result of the first interference light when the first action is decreased,
  • the first action may be changed based on.
  • the first action can be changed to increase the degree of interference for the first interference light.
  • the degree of interference for the first interference light can be brought close to the maximum.
  • the interference device may further include a measuring section that measures the first interference light, and a control section that controls the second polarization state changing section based on a measurement result of the first interference light. good.
  • the magnitude of the second action can be automatically adjusted. It can be maintained automatically and stably.
  • control unit controls the measurement result of the first interference light when the second action is increased, the measurement result of the first interference light when the second action is decreased, You may change the said 2nd action based on.
  • the second action can be changed to increase the degree of interference for the first interference light.
  • the degree of interference for the first interference light can be brought close to the maximum.
  • the first waveguide transmits a first control light and outputs the first control light
  • the second waveguide transmits a second control light and outputs the second control light.
  • 2 control light is output
  • the fifth polarization state of the first control light output from the first waveguide is substantially the same as the first polarization state
  • the second control light output from the second waveguide is substantially the same as the first polarization state
  • the sixth polarization state of the control light is substantially the same as the second polarization state, and the difference between the phase of the first control light and the phase of the second control light is equal to the phase of the first quantum light and the phase of the second control light.
  • the first beam splitter splits the first control light output from the first waveguide and the second control light output from the second waveguide.
  • the first polarization state changing unit may change the fifth polarization state to the seventh polarization state by the birefringence based on the first action. .
  • the third interference light Polarization can be controlled by the light or the fourth interference light. This makes it possible to secure variations in the polarization control method.
  • the interference device further includes a measurement section that measures the third interference light, and a control section that controls the first polarization state changing section based on the measurement result of the third interference light.
  • the magnitude of the first effect can be automatically adjusted. can be kept stable.
  • control unit controls the measurement result of the third interference light when the first action is increased, the measurement result of the third interference light when the first action is decreased,
  • the first action may be changed based on.
  • the first action can be modified to increase the visibility for the third coherent light. By repeating such a change of the first action, the visibility of the third interference light can be brought closer to the maximum.
  • the interference device imparts a second effect to the second waveguide, and birefringence based on the second effect transforms the second and sixth polarization states into fourth and fourth polarization states, respectively.
  • a second polarization state changing section that changes to eight polarization states, a measurement section that measures the third interference light, and a control section that controls the second polarization state changing section based on the measurement result of the third interference light; , may be further provided.
  • the magnitude of the second effect can be automatically adjusted. can be kept stable.
  • the interferometer further imparts a second effect to the first waveguide, and birefringence based on the second effect converts the third and seventh polarization states into fourth and fourth polarization states, respectively.
  • a second polarization state changing unit that changes the polarization state to an eighth polarization state
  • a measurement unit that measures the third interference light
  • a control unit that controls the second polarization state changing unit based on the measurement result of the third interference light and may further comprise.
  • the magnitude of the second effect can be automatically adjusted. can be kept stable.
  • control unit controls the measurement result of the third interference light when the second action is increased, the measurement result of the third interference light when the second action is decreased, You may change the said 2nd action based on.
  • the second effect can be modified to increase the visibility for the third coherent light. By repeating such a change of the second action, the visibility of the third interference light can be brought closer to the maximum.
  • the quantum light may be at least one of squeezed light, light in which single photon states come one after another, or weak coherent light.
  • a polarization control method is a polarization control method using any of the interference devices described above, comprising: increasing the first action and measuring the first interference light; reducing the first effect and measuring the first interfering light; measuring the first interfering light when the first effect is increased; and measuring the first interfering light when the first effect is decreased. and modifying the first effect based on a measurement result of one coherent light.
  • the first polarization state and the second polarization state are greatly When different, the degree of interference between the first interference light and the second interference light is reduced. A decrease in the degree of interference causes imperfect interference, thus degrading the quantum nature of quantum light. This brings about an effect equivalent to the occurrence of optical loss.
  • the third polarization state is changed to the third polarization state.
  • Two polarization states can be approximated, or the third polarization state can be matched to the second polarization state. Since the first interference light and the second interference light can be generated from the first quantum light in the third polarization state and the second quantum light in the second polarization state, the first interference light and the second interference light can be generated. The degree of interference for light can be increased. Thereby, deterioration of the quantum properties of the first interference light and the second interference light can be suppressed. Therefore, it is possible to suppress the deterioration of the quantum properties of the quantum light in which the quality of information deteriorates due to the optical loss, and further suppress the deterioration of the quality.
  • the degree of interference when the first action is increased or decreased, for example, the first action can be changed to increase the degree of interference for the first interference light.
  • the degree of interference for the first interference light can be brought close to the maximum.
  • a polarization control method is a polarization control method using any one of the interference devices described above, comprising: increasing the first action and measuring the third interference light; reducing the first effect and measuring the third interference light; measuring the third interference light when the first effect is increased; and measuring the third interference light when the first effect is decreased. 3 interfering light measurements; and modifying the first action based on.
  • the first polarization state and the second polarization state are greatly When different, the degree of interference between the first interference light and the second interference light is reduced. A decrease in the degree of interference causes imperfect interference, thus degrading the quantum nature of quantum light. This brings about an effect equivalent to the occurrence of optical loss.
  • the third polarization state is changed to the third polarization state.
  • Two polarization states can be approximated, or the third polarization state can be matched to the second polarization state. Since the first interference light and the second interference light can be generated from the first quantum light in the third polarization state and the second quantum light in the second polarization state, the first interference light and the second interference light can be generated. The degree of interference for light can be increased. Thereby, deterioration of the quantum properties of the first interference light and the second interference light can be suppressed. Therefore, it is possible to suppress the deterioration of the quantum properties of the quantum light in which the quality of information deteriorates due to the optical loss, and further suppress the deterioration of the quality.
  • the first action can be changed to increase the visibility of the third interference light.
  • the visibility of the third interference light can be brought closer to the maximum.
  • a polarization control program is a polarization control program used in any one of the interference devices described above, wherein the computer controls the first polarization state based on the measurement result of the first interference light.
  • the first polarization state and the second polarization state are greatly When different, the degree of interference between the first interference light and the second interference light is reduced. A decrease in the degree of interference causes imperfect interference, thus degrading the quantum nature of quantum light. This brings about an effect equivalent to the occurrence of optical loss.
  • the third polarization state is changed to the third polarization state.
  • Two polarization states can be approximated, or the third polarization state can be matched to the second polarization state. Since the first interference light and the second interference light can be generated from the first quantum light in the third polarization state and the second quantum light in the second polarization state, the first interference light and the second interference light can be generated. The degree of interference for light can be increased. Thereby, deterioration of the quantum properties of the first interference light and the second interference light can be suppressed. Therefore, it is possible to suppress the deterioration of the quantum properties of the quantum light in which the quality of information deteriorates due to the optical loss, and further suppress the deterioration of the quality. In addition, with such a configuration, for example, even when there is a change in the environment such as temperature, the magnitude of the first action can be automatically adjusted, so the degree of interference with respect to the first interference light is large. The state can be maintained automatically and stably.
  • a polarization control program is a polarization control program used in any one of the interference devices described above, wherein the computer controls the first polarization state based on the measurement result of the third interference light.
  • the first polarization state and the second polarization state are greatly When different, the degree of interference between the first interference light and the second interference light is reduced. A decrease in the degree of interference causes imperfect interference, thus degrading the quantum nature of quantum light. This brings about an effect equivalent to the occurrence of optical loss.
  • the third polarization state is changed to the third polarization state.
  • the third polarization state can be matched to the second polarization state. Since the first interference light and the second interference light can be generated from the first quantum light in the third polarization state and the second quantum light in the second polarization state, the first interference light and the second interference light can be generated. The degree of interference for light can be increased. Thereby, deterioration of the quantum properties of the first interference light and the second interference light can be suppressed. Therefore, it is possible to suppress the deterioration of the quantum properties of the quantum light in which the quality of information deteriorates due to the optical loss, and further suppress the deterioration of the quality. In addition, with such a configuration, for example, even when there is a change in the environment such as temperature, the magnitude of the first action can be automatically adjusted, so that the visibility of the third interference light is high. It can be maintained automatically and stably.
  • an interference device capable of suppressing deterioration of the quantum properties of quantum light whose information quality deteriorates due to optical loss.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of the configuration of an interference device 101;
  • FIG. 4 is a diagram schematically showing an xy section of the polarization maintaining fiber 51.
  • FIG. FIG. 2 is a perspective view of mapping points P1 and P2 representing a first polarization state and a second polarization state, respectively, on a Poincare sphere;
  • FIG. 10 is a graph showing an example of change in visibility with respect to the degree of polarization mismatch;
  • FIG. 4 is a graph showing an example of change in optical loss with respect to visibility; 4 is a graph showing an example of changes in squeezing level with respect to optical loss;
  • FIG. 4 is a perspective view of mapping points PC1 and PC2 representing the first same polarization state and the second same polarization state, respectively, on the Poincare sphere; It is a perspective view which shows the structure of large sized FST31a. It is a perspective view which shows the structure of small FST41.
  • 4 is a flow chart showing an example of a procedure of polarization control processing in the polarization control system 111.
  • FIG. 4 is a graph showing an example of an interference waveform IF1 based on interference light CIL1; 4 is a graph mapping changes in visibility with respect to voltage signals Va and Vb on contour lines; 7 is a graph showing an example of changes in visibility over time; 2 is a diagram showing an example of the configuration of an interference device 102;
  • FIG. 4 is a graph showing an example of the configuration of an interference device 102;
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of the interference device 101.
  • interferometer 101 comprises interferometer 11 and polarization control system 111 .
  • the interferometer 11 is a Mach-Zehnder interferometer.
  • the interferometer 11 includes beam splitters (BS: Beam Splitter) 21 (first beam splitter) and 22 (second beam splitter), a large fiber stretcher (FST: Fiber Stretcher) 31a (first polarization state changing section) and 31b (second polarization state changing section), small FST 41 (action section), polarization maintaining fiber 51a (first waveguide), 51b (second waveguide), 51c, 51d, 51e, 51f, 51g, 51h , 51i and 51j, and elements 81a, 81b, 81c and 81d.
  • BS Beam Splitter
  • FST Fiber Stretcher
  • Each of the polarization-maintaining fibers 51 a to 51 j may be collectively referred to as the polarization-maintaining fiber 51 hereinafter.
  • Each of the elements 81 a , 81 b , 81 c and 81 d may be collectively referred to as element 81 .
  • the polarization control system 111 includes a computer (controller) 201, a function generator 202, an oscilloscope 203, piezo amplifiers 204a and 204b, a triangular wave generator 206, and a photodetector 207 (measurement section).
  • FIG. 2 is a diagram schematically showing an xy section of the polarization maintaining fiber 51.
  • each drawing may indicate an x-axis, a y-axis, and a z-axis.
  • the x-, y-, and z-axes form a right-handed three-dimensional Cartesian coordinate system fixed to the polarization-maintaining fiber 51 .
  • the z-axis is an axis (extension axis) parallel to the direction in which the polarization-maintaining fiber 51 extends in each section of the polarization-maintaining fiber 51 .
  • the arrow direction of the x-axis may be called the x-axis + side, and the opposite direction to the arrow may be called the x-axis - side, and the same applies to the other axes.
  • the z-axis direction is sometimes referred to as the "stretching direction".
  • the polarization-maintaining fiber 51 includes a core 151, stress-applying members 152a and 152b, and a clad 153.
  • the polarization maintaining fiber 51 is a flexible linear member and has a substantially circular cross section.
  • the core 151 has a substantially circular cross section, extends along the extending direction, is positioned substantially at the center of the cross section of the polarization maintaining fiber 51, and transmits light.
  • stress applying members 152a and 152b are provided along the stretching direction.
  • the stress applying members 152a and 152b are located on the y-axis + side and the y-axis ⁇ side of the core 151, respectively.
  • the core 151 is stressed by stress applying members 152a and 152b. Thereby, the core 151 exhibits birefringence.
  • the birefringence principal axis in the core 151 is parallel to the y-axis and the x-axis.
  • the slow and fast axes are parallel to the y-axis and x-axis, respectively.
  • the slow axis and fast axis may be parallel to the x-axis and y-axis, respectively.
  • the polarization state of the light is maintained in the linearly polarized state.
  • the birefringence resulting from the structure of the polarization-maintaining fiber 51 is greater than the birefringence caused by disturbances such as shaking the polarization-maintaining fiber 51 or giving mechanical or thermal effects.
  • the polarization state of the light is maintained in the linear polarization state. That is, the y-axis and the x-axis are polarization maintaining axes.
  • the y-axis direction and the x-axis direction may be referred to as "first polarization-maintaining axis direction" and "second polarization-maintaining axis direction”, respectively.
  • the polarization state of the light is varies according to the distance propagated through the polarization-maintaining fiber 51 .
  • the polarization state of the light is Depending on the distance that the light propagates through the polarization-maintaining fiber 51, the linear polarization state at the time of incidence changes to an elliptically polarized state, a circularly polarized state, or the like. Depending on the distance propagated, the slow axis refractive index and the fast axis refractive index, the polarization state of the light may return to the linear polarization state.
  • the light used in the interference device 101 is assumed to be quantum light, which is light whose information quality deteriorates due to optical loss, specifically, mainly quantum light. ing. More specifically, quantum light is squeezed light, light with successive single photon states, weak coherent light, or the like.
  • the polarization-maintaining fiber 51c transmits, for example, the linearly polarized squeezed light SL3 (third quantum light) polarized in the first polarization-maintaining axis direction, ie, the y-axis direction.
  • Squeezed light is light in a squeezed state (the squeezed state is described, for example, in Non-Patent Document 1).
  • the squeezed light SL3 is, for example, light generated by a pulse laser or continuous wave laser. Also, the degree of quantum properties of squeezed light is measured by the squeezing level.
  • the wavelength of the squeezed light SL3 may be any wavelength as long as it can be transmitted by the polarization-maintaining fiber 51, and is not particularly limited.
  • its time width is, for example, a time width corresponding to the clock frequency of the operation of the quantum computer.
  • the BS 22 has input ports 22a and 22b and output ports 22c and 22d.
  • BS22 is a 2-input 2-output beam splitter.
  • Light transmitted by the polarization-maintaining fibers 51c and 51d can be input to the input ports 22a and 22b, respectively.
  • the input port 22a receives the squeezed light SL3 transmitted through the polarization maintaining fiber 51c.
  • no light is input to the input port 22b from the polarization maintaining fiber 51d. That is, the BS 22 is used as a one-input, two-output beam splitter.
  • the structure by which light is input into the input port 22b may be sufficient.
  • the beam splitter 22 splits the squeezed light SL3 input to the input port 22a into a squeezed light SL1 (first quantum light) and a squeezed light SL2 (second quantum light).
  • the squeezed lights SL1 and SL2 are output from output ports 22c and 22d, respectively.
  • the squeezed lights SL1 and SL2 are in a quantum entangled relationship.
  • the squeezed light SL3 may be input to the input port 22b, and the squeezed lights SL1 and SL2 may be output from the output ports 22c and 22d, respectively.
  • the polarization maintaining fiber 51g has a first end to which the squeezed light SL1 from the output port 22c of the BS22 is coupled and a second end, and transmits the squeezed light SL1 from the BS22 to the element 81a.
  • the element 81a has an input port to which the squeezed light SL1 is input from the second end of the polarization maintaining fiber 51g, and an output port.
  • the polarization maintaining fiber 51i has a first end to which the squeezed light SL1 from the output port of the element 81a is coupled and a second end, and transmits the squeezed light SL1 from the element 81a to the element 81b.
  • the element 81b has an input port to which the squeezed light SL1 is input from the second end of the polarization maintaining fiber 51i, and an output port.
  • the polarization maintaining fiber 51a has a first end to which the squeezed light SL1 from the output port of the element 81b is coupled and a second end, and transmits the squeezed light SL1 from the element 81b to the BS21.
  • the polarization maintaining fiber 51h has a first end to which the squeezed light SL2 from the output port 22d of the BS22 is coupled and a second end, and transmits the squeezed light SL2 from the BS22 to the element 81c.
  • the element 81c has an input port to which the squeezed light SL2 is input from the second end of the polarization maintaining fiber 51h, and an output port.
  • the polarization maintaining fiber 51j has a first end to which the squeezed light SL2 from the output port of the element 81c is coupled and a second end, and transmits the squeezed light SL2 from the element 81c to the element 81d.
  • the element 81d has an input port to which the squeezed light SL2 is input from the second end of the polarization maintaining fiber 51j, and an output port.
  • the polarization maintaining fiber 51b has a first end to which the squeezed light SL2 from the output port of the element 81d is coupled and a second end, and transmits the squeezed light SL2 from the element 81d to the BS21.
  • the elements 81a and 81b are, for example, optical elements such as beam splitters that pick up a portion of the power of the squeezed light SL1 to monitor the light intensity.
  • Elements 81c and 81d are, for example, optical elements such as beam splitters that pick up a portion of the power of squeezed light SL2 to monitor light intensity.
  • the BS 21 has input ports 21a and 21b and output ports 21c and 21d.
  • BS21 is a 2-input 2-output beam splitter.
  • BS21 generates interference light SIL1 (first interference light ) and interference light SIL2 (second interference light).
  • the squeezed light SL1 transmitted by the polarization maintaining fiber 51a is input to the input port 21a.
  • the squeezed light SL2 transmitted by the polarization maintaining fiber 51b is input to the input port 21b.
  • an interference light SIL1 in which a portion of the squeezed light SL1 and a portion of the squeezed light SL2 are superimposed, and an interference in which the remaining portion of the squeezed light SL1 and the remaining portion of the squeezed light SL2 are superimposed.
  • Light SIL2 is generated.
  • the interference lights SIL1 and SIL2 are in a quantum entanglement relationship.
  • the interference lights SIL1 and SIL2 are output from output ports 21d and 21c, respectively.
  • optical path from the output port 22c of the BS22 to the input port 21a of the BS21 is defined as an optical path Pa.
  • optical path Pb is defined as an optical path from the output port 22d of the BS22 to the input port 21b of the BS21.
  • the polarization maintaining fiber 51c transmits, for example, the control light CL3 (third control light).
  • the polarization state of the control light CL3 is substantially the same as the polarization state of the squeezed light SL3. That is, the control light CL3 is linearly polarized in the first polarization-maintaining axis direction, that is, in the y-axis direction.
  • the control light CL3 is classical light used for controlling the polarization state of the squeezed light SL1, not quantum light used in a method of processing information using quantum mechanical properties of light.
  • the wavelength of control light CL3 may be the same as or different from the wavelength of squeezed light SL3.
  • the phase of control light CL3 may be the same as or different from the phase of squeezed light SL3.
  • Control light CL3 is split into control light CL1 (first control light) and CL2 (second control light) in the same way that squeezed light SL3 is split into squeezed light SL1 and SL2 at beam splitter 22. .
  • the control light CL1 is transmitted through the optical path Pa in the same manner as the squeezed light SL1, and is output from the second end of the polarization maintaining fiber 51a in the same manner as the squeezed light SL1.
  • the control light CL2 is transmitted along the optical path Pb in the same manner as the squeezed light SL2, and is output from the second end of the polarization maintaining fiber 51b in the same manner as the squeezed light SL2.
  • interference light CIL1 (third interference light) in which part of the control light CL1 and part of the control light CL2 are superimposed, and the remaining part of the control light CL1 and the remaining part of the control light CL2 are superimposed.
  • Interfering light CIL2 (fourth interfering light) is generated.
  • the interference lights CIL1 and CIL2 are output from output ports 21d and 21c, respectively.
  • the polarization maintaining fiber 51e has a first end to which the interfering light beams SIL2 and CIL2 from the output port 21c of the BS21 are coupled, and a second end.
  • the polarization maintaining fiber 51f has a first end to which the interfering light beams SIL1 and CIL1 from the output port 21d of the BS21 are coupled, and a second end.
  • the interfering light beams SIL1 and CIL1 transmitted by the polarization maintaining fiber 51f are received by the photodetector 207.
  • Interference light beams SIL2 and SIL1 transmitted through polarization-maintaining fibers 51e and 51f, respectively, may be used for computation of a quantum computer while interference light beams SIL1 and CIL1 are received by photodetector 207.
  • the polarization state of the control light CL3 and the polarization state of the squeezed light SL3 are substantially the same, and the change in the polarization state of the control light in the BS, element, and polarization-maintaining fiber is is substantially the same as the change in the polarization state of the squeezed light in . Therefore, at each position in the BS, element, and polarization-maintaining fiber, the polarization states of the control lights CL1 and CL2 and the squeezed lights SL1 and SL2 are substantially the same. Similarly, the polarization state of control light CL3 and the polarization state of squeezed light SL3 are substantially the same. In the following, regarding the polarization state, the squeezed light will be representatively described, and the description of the control light will be omitted as much as possible.
  • the polarization-maintaining fiber 51c transmits the linearly-polarized squeezed light SL3 polarized in the direction of the first polarization-maintaining axis. SL3 is entered.
  • the polarization direction of the squeezed light SL1 and the first polarization is required to match.
  • the first end of the polarization-maintaining fiber 51g is connected to the output port 22c of the BS22 so that the direction of the first polarization-maintaining axis of the polarization-maintaining fiber 51g and the polarization direction of the squeezed light SL1 are parallel.
  • the direction of the first polarization-maintaining axis of the polarization-maintaining fiber 51g and the polarization direction of the squeezed light SL1 are parallel.
  • the squeezed light SL1 may be in an elliptically polarized state because the waveguide beam splitter is not perfect. In this case, the squeezed light SL1 will be coupled to the first end of the polarization maintaining fiber 51g in an elliptically polarized state.
  • the squeezed light SL1 is not transmitted through the polarization-maintaining fiber 51g while maintaining its linearly polarized state, and changes to an elliptically polarized state or a circularly polarized state according to the distance propagated through the polarization-maintaining fiber 51g.
  • element 81 is a waveguide beam splitter
  • the waveguide beam splitter may not be perfect.
  • the polarized state of the squeezed light SL1 is the same as that of the element 81a. Or it is disturbed from the linear polarization state by 81b.
  • the squeezed light SL1 output from the second end of the polarization maintaining fiber 51a is the first polarized light. It is almost never linearly polarized in the holding axis direction.
  • the change in the polarization state that the squeezed light SL1 undergoes on the optical path Pa and the change in the polarization state that the squeezed light SL2 undergoes on the optical path Pb are usually different. Therefore, in the BS 21, the polarization state of the squeezed light SL1 input to the input port 21a (hereinafter sometimes referred to as the first polarization state) and the polarization state of the squeezed light SL2 input to the input port 21b (hereinafter sometimes referred to as the second polarization state).
  • the first polarization state is also the polarization state of the squeezed light SL1 output from the second end of the polarization maintaining fiber 51a.
  • the second polarization state is also the polarization state of the squeezed light SL2 output from the second end of the polarization maintaining fiber 51b.
  • the polarization state of the control light CL1 output from the second end of the polarization maintaining fiber 51a (hereinafter sometimes referred to as the fifth polarization state) is substantially the same as the first polarization state.
  • the polarization state of the control light CL2 output from the second end of the polarization maintaining fiber 51b (hereinafter sometimes referred to as the sixth polarization state) is substantially the same as the second polarization state.
  • the difference between the phase of squeezed light SL1 input to input port 21a and the phase of squeezed light SL2 input to input port 21b (hereinafter sometimes referred to as the optical path phase difference of quantum light) ) is the difference between the phase of the control light CL1 input to the input port 21a and the phase of the control light CL2 input to the input port 21b (hereinafter sometimes referred to as the optical path phase difference of the control light). They are almost the same.
  • FIG. 3 is a perspective view in which points P1 and P2 representing the first polarization state and the second polarization state are mapped on the Poincare sphere.
  • linearly polarized light polarized in the Y-axis direction, linearly polarized light polarized in the X-axis direction, right-handed circularly polarized light, and left-handed circularly polarized light are represented by "V", "H", “R”, and “L”, respectively. ” is represented by a point.
  • Linearly polarized light tilted +45° and ⁇ 45° with respect to the X-axis are represented by points labeled “+45°” and “ ⁇ 45°”, respectively.
  • Points P1 and P2 also represent the fifth and sixth polarization states, respectively.
  • the Y-axis direction and the X-axis direction are, for example, the first polarization-maintaining axis direction (y-axis direction) of the polarization-maintaining fiber 51a and the second polarization-maintaining axis direction of the polarization-maintaining fiber 51a. They are parallel to the holding axis direction (x-axis direction).
  • the squeezed light SL1 is transmitted through the polarization-maintaining fiber 51a while maintaining the linearly polarized state polarized in the direction of the first polarization-maintaining axis, the first polarization state is mapped to the point indicated by V. be done.
  • the squeezed light SL1 is not transmitted through the polarization-maintaining fiber 51a while maintaining the linear polarization state, so the point P1 representing the first polarization state is away from the point V.
  • the second end of the polarization-maintaining fiber 51b is attached to the input port 21b of the BS 21 so that the direction of the first polarization-maintaining axis of the polarization-maintaining fiber 51b and the Y-axis direction are parallel. Due to tolerances, the direction of the first polarization-maintaining axis of the polarization-maintaining fiber 51b and the Y-axis direction are not completely parallel.
  • the squeezed light SL2 is not transmitted through the polarization-maintaining fiber 51b while maintaining its linear polarization state.
  • the point P2 representing the polarization state is also separated from the point V.
  • the Y-axis direction and the X-axis direction may be parallel to, for example, the first polarization-maintaining axis direction of the polarization-maintaining fiber 51b and the second polarization-maintaining axis direction of the polarization-maintaining fiber 51b, respectively.
  • the Y-axis direction and the X-axis direction of the Poincare sphere are determined arbitrarily, they are not limited to the above.
  • FIG. 4 is a graph showing an example of changes in visibility with respect to the degree of polarization mismatch.
  • the horizontal axis indicates the degree of non-coincidence of polarization in the unit of "°”
  • the vertical axis indicates the visibility in the unit of "%”. Visibility is a specific example of the degree of interference for interfering light CIL1 and CIL2.
  • the degree of polarization mismatch will be explained using the Poincare sphere (see FIG. 3).
  • the degree of polarization mismatch for the first polarization state and the second polarization state is a sector formed by the center O of the Poincare sphere, a point P1 representing the first polarization state, and a point P2 representing the second polarization state. It is the central angle A of CS1.
  • the degree of polarization mismatch is 0°, that is, when the point P1 representing the first polarization state and the point P2 representing the second polarization state match on the Poincare sphere, the maximum visibility is 100%. . Also, for example, when the polarization mismatch is 10°, the visibility drops to 98.4%.
  • FIG. 5 is a graph showing an example of changes in optical loss with respect to visibility.
  • the horizontal axis indicates the visibility in units of "%”
  • the vertical axis indicates the optical loss in the BS 21 in units of "%”.
  • an optical loss of 3.2% occurs.
  • FIG. 6 is a graph showing an example of changes in squeezing level with respect to optical loss.
  • the horizontal axis indicates the optical loss at the BS 21 in units of "%”
  • the vertical axis indicates the squeezing level in units of "dB”.
  • the optical loss of quantum light is the same as the optical loss of control light.
  • the squeezing level is a measure of the degree of quantum properties of the interference lights SIL1 and SIL2. Specifically, the squeezing level indicates the even-photonity of the photons. A decrease in the squeezing level means contamination of odd-numbered photons. Light mixed with an odd number of photons is not suitable for quantum computing applications. That is, the higher the squeezing level, the better.
  • the squeezing level drops from 10 dB to 8.9 dB when the optical loss is 3.2%.
  • a method of reducing the degree of polarization mismatch using the polarization controller described in Non-Patent Document 2 is conceivable, but the optical loss in such a polarization controller is as high as about 5 to 10%.
  • the squeezing level drops from 10 dB to 7.6 dB when the optical loss of the polarization controller is 8%.
  • the inventors have made intensive studies to solve such problems, and by expanding and contracting the polarization maintaining fiber 51, light can be propagated through the polarization maintaining fiber 51 with a small optical loss of about 0.5%. We have found that it is possible to change (control) the polarization states of the squeezed light and the control light.
  • FIG. 7 is a perspective view of mapping points PC1 and PC2 representing the first same polarization state and the second same polarization state, respectively, on the Poincare sphere.
  • the large FST 31a gives a mechanical action 31aa (first action) to the polarization-maintaining fiber 51a, and birefringence based on the mechanical action 31aa causes a first
  • the polarization state is changed to a third polarization state represented by point P3.
  • the large FST 31a changes the fifth polarization state represented by the point P1 to the seventh polarization state represented by the point P3 by birefringence based on the mechanical action 31aa.
  • the third and fifth polarization states are closer to the first same polarization state represented by point PC1 than to the second same polarization state represented by point PC2.
  • the large FST 31b gives a mechanical action 31ba (second action) to the polarization-maintaining fiber 51b, and the birefringence based on the mechanical action 31ba causes the second polarization state indicated by point P2 to be changed to point P4. Change to the fourth polarization state. Also, the large FST 31b changes the sixth polarization state represented by the point P2 to the eighth polarization state represented by the point P4 by birefringence based on the mechanical action 31ba.
  • the fourth and eighth polarization states are closer to the first same polarization state represented by point PC1 than to the second same polarization state represented by point PC2.
  • FIG. 8 is a perspective view showing the configuration of the large FST 31a. Since the large FST 31b has the same configuration as the large FST 31a, the large FST 31a will be representatively described below, and the description of the large FST 31b will be omitted as much as possible.
  • the large FST 31a includes a piezoelectric element 32a.
  • the piezo element 32a gives a mechanical action 31aa to a portion of the polarization maintaining fiber 51a (hereinafter sometimes referred to as an acted portion 513a).
  • the mechanical action 31aa is, for example, extension and restoration of the affected portion 513a along the transmission direction of the squeezed light SL1.
  • the piezo element 32aa has a substantially cylindrical shape.
  • the operated portion 513a is wound around the outer surface of the piezo element 32a and adhered to the piezo element 32a by, for example, an adhesive tape.
  • the piezo element 32a deforms in the radial direction according to the voltage signal Va received from the piezo amplifier 204a. Specifically, when the piezoelectric element 32a is deformed so as to increase its diameter by the voltage signal Va, the circumference of the piezoelectric element 32a becomes longer. As a result, the operated portion 513a is elongated along the direction in which the squeezed light SL1 is transmitted, that is, the extension direction, compared to the state before deformation.
  • ⁇ na ⁇ La changes due to the extension and restoration.
  • La is the length of the operated portion 513a along the stretching direction.
  • ⁇ na is the magnitude of the difference between the refractive index of the core 151 in the direction of the first polarization-maintaining axis and the refractive index in the direction of the second polarization-maintaining axis (hereinafter sometimes referred to as the refractive index difference) in the affected portion 513a. ).
  • phase difference when ⁇ na ⁇ La changes, in the squeezed light SL1 and the control light CL1 input to the input port 21a of the BS 21, the phase of the polarization component in the first polarization-maintaining axis direction and the phase of the polarization component in the second polarization-maintaining axis direction (hereinafter sometimes referred to as component phase difference) changes.
  • the trajectory of a point P3 representing the polarization state of the squeezed light SL1 and the control light CL1 input to the input port 21a when the component phase difference is changed becomes a substantially circular trajectory T1 on the Poincare sphere (Fig. 7).
  • the first polarization state and the fifth polarization state represented by the point P1 are changed to the third polarization state represented by the point P3 located on one of the trajectories T1. state and a seventh polarization state, respectively.
  • ⁇ nb ⁇ Lb changes due to the extension and restoration at the portion where the polarization-maintaining fiber 51b is subjected to extension and restoration, for example, the affected portion 513b.
  • Lb is the length of the operated portion 513b along the stretching direction.
  • ⁇ nb is the refractive index difference in the operated portion 513b.
  • the trajectory of the point P4 representing the polarization state of the squeezed light SL2 and the control light CL2 input to the input port 21b when the component phase difference is changed becomes a substantially circular trajectory T2 on the Poincare sphere (Fig. 7).
  • the second polarization state and the sixth polarization state represented by the point P2 are changed to the fourth polarization state represented by the point P4 located on one of the trajectories T2. state and an eighth polarization state, respectively.
  • the circle defined by the trajectory T1 and the circle defined by the trajectory T2 overlap. That is, the trajectory T1 and the trajectory T2 intersect at two points of intersection PC1 and PC2. Therefore, the set of the mechanical action 31aa and the mechanical action 31ba when the third polarization state and the fourth polarization state are the same, that is, when the seventh polarization state and the eighth polarization state are the same, is 2 There is one.
  • the third, fourth, seventh and eighth polarization states are in the first identical state represented by point PC1. It is a polarization state (hereinafter also referred to as a third identical polarization state).
  • the third, fourth, seventh and eighth polarization states are the second identical states represented by point PC2. It is a polarization state (hereinafter also referred to as a fourth same polarization state).
  • the polarization state (hereinafter sometimes referred to as the first output-side polarization state) is the polarization state (hereinafter sometimes referred to as the first output-side polarization state) in which the polarization-maintaining fiber 51a can exhibit the ability to maintain polarization, which is caused by the birefringence of the polarization-maintaining fiber 51a. , sometimes referred to as the first polarization-maintaining polarization state).
  • the squeezed light SL1 and the control light CL1 are transmitted as linearly polarized light polarized in the first polarization-maintaining axis direction or the second polarization-maintaining axis direction
  • the squeezed light The polarization states of SL1 and control light CL1 are maintained.
  • the first output polarization state is closest to a linear polarization state polarized in either the first polarization-maintaining axis direction or the second polarization-maintaining axis direction.
  • the first output polarization state is second closest to the first polarization-maintaining polarization state.
  • the degree of polarization mismatch between the first output polarization state and the first polarization-maintaining polarization state when the first set of mechanical actions 31aa is applied to the polarization-maintaining fiber 51a is the second set of mechanical actions 31aa. It is less than the polarization mismatch between the first output polarization state and the first polarization-maintaining polarization state when the action 31aa is applied to the polarization-maintaining fiber 51a.
  • the polarization states of the squeezed light SL2 and the control light CL2 output from the polarization maintaining fiber 51b is a polarization state in which the polarization-maintaining fiber 51b can exert its ability to maintain polarization (hereinafter referred to as a second polarization-maintaining polarization state), which is generated by the birefringence of the polarization-maintaining fiber 51b (sometimes referred to as ).
  • the squeezed light SL2 and the control light CL2 are transmitted as linearly polarized light polarized in the first polarization-maintaining axis direction or the second polarization-maintaining axis direction
  • the squeezed light The polarization states of SL2 and control light CL2 are maintained.
  • the second output polarization state is closest to a linear polarization state polarized in either the first polarization-maintaining axis direction or the second polarization-maintaining axis direction.
  • the second output polarization state is second closest to the second polarization-maintaining polarization state.
  • the degree of polarization mismatch between the second output polarization state and the second polarization-maintaining polarization state when the first set of mechanical actions 31ba is applied to the polarization-maintaining fiber 51b is the second set of mechanical actions 31ba. is less than the polarization mismatch between the second output polarization state and the second polarization-maintaining polarization state when the action 31ba is applied to the polarization-maintaining fiber 51b.
  • the large FST 31a changes the first and fifth polarization states represented by the point P1 to the third and seventh polarization states, respectively, represented by the point P3 closer to the point PC1 than the point PC2 on the trajectory T1. do. Also, the large FST 31b converts the second and sixth polarization states represented by the point P2 to the fourth and eighth polarization states represented by the point P4 closer to the point PC1 than the point PC2 on the trajectory T2. change each.
  • the polarization state is changed by polarization control processing by the polarization control system 111 . Details of the polarization control process will be described later.
  • FIG. 9 is a perspective view showing the configuration of the small FST 41. As shown in FIG. As shown in FIGS. 1 and 9, the small FST 41 applies a mechanical action 41aa (third action) to a portion of the polarization-maintaining fiber 51a (hereinafter sometimes referred to as the acted portion 514a).
  • the mechanical action 41aa is, for example, extension and restoration of the affected portion 514a along the transmission direction of the squeezed light SL1 and the control light CL1.
  • the operated portion 514a is provided such that the operated portion 513a (see FIG. 8) is positioned between the operated portion 514a and the BS21 (see FIG. 1).
  • the small FST 41 includes a piezo element 411 and connection members 415 and 416.
  • the piezo element 411 has a substantially rectangular parallelepiped shape elongated in the longitudinal direction.
  • Connection members 415 and 416 are attached to one end 411a and the other end 411b of the piezoelectric element 411 in the longitudinal direction, respectively.
  • connection members 415 and 416 are, for example, metal members having a substantially rectangular parallelepiped shape, and have fixing surfaces 415a and 416a, respectively.
  • both sides of the operated portion 514a are adhered portions 515 and 516, respectively.
  • the part to be adhered 515 is adhered to the fixing surface 415a by, for example, an adhesive 415b.
  • the part to be adhered 516 is adhered to the fixing surface 416a with an adhesive 416b, for example.
  • the operated portion 514a is in a state without slack.
  • the piezo element 411 deforms in the longitudinal direction according to the voltage signal Vt received from the triangular wave generator 206 . Specifically, when the piezo element 411 is deformed by the voltage signal Vt so that the distance between the one end 411a and the other end 411b increases, the affected portion 514a changes the squeezed light SL1 and It extends along the direction in which the control light CL1 is transmitted, that is, along the extension direction.
  • the operated portion 514a restores along the extension direction compared to the state before the deformation.
  • the size of the portion where the mechanical action 41aa is applied to the polarization-maintaining fiber 51a is smaller than the size of the portion where the mechanical action 31aa is applied to the polarization-maintaining fiber 51a.
  • the size of the portion of the polarization-maintaining fiber 51a where elongation and restoration is applied, eg, the affected portion 514a is smaller than the size of the affected portion 513a (see FIG. 8). More specifically, the length in the extending direction of the operated portion 514a is shorter than the length in the extending direction of the operated portion 513a.
  • the acted portion 514a to which the mechanical action 41aa is applied has a small size in this way, the acted portion 514a can be expanded and contracted at high speed, so that the optical length of the acted portion 514a can be modulated at high speed. be able to. Thereby, the optical length can be changed so as to cancel high frequency noise.
  • FIG. 10 is a flowchart showing an example of the procedure of polarization control processing in the polarization control system 111. As shown in FIG. Using a random walk algorithm, the point P3 representing the third and seventh polarization states and the point P4 representing the fourth and eighth polarization states are brought closer to or coincide with the point PC1, respectively. (see FIG. 7) will be described with reference to FIGS. 1 and 10.
  • FIG. 10 Using a random walk algorithm, the point P3 representing the third and seventh polarization states and the point P4 representing the fourth and eighth polarization states are brought closer to or coincide with the point PC1, respectively. (see FIG. 7) will be described with reference to FIGS. 1 and 10.
  • FIG. 10 is a flowchart showing an example of the procedure of polarization control processing in the polarization control system 111. As shown in FIG. Using a random walk algorithm, the point P3 representing the third and seventh polarization states and the point P4 representing the fourth and eighth polarization states are brought closer to or coincide with the
  • the interference device 101 includes a computer 201, and an arithmetic processing unit such as a CPU in the computer 201 reads out a program including part or all of each step of the flowchart shown below from a memory (not shown) and executes it.
  • a program for the computer 201 can be installed from the outside.
  • the program of the computer 201 is distributed while being stored in a recording medium.
  • the computer 201 in the polarization control system 111 acquires visibility and holds the acquired visibility as a reference visibility (step S102). Although the interference light SIL1 may not exhibit clear interference fringes, the interference light CIL1 exhibits clear interference fringes. In this embodiment, the computer 201 acquires visibility based on the interference light CIL1.
  • the computer 201 controls, for example, the triangular wave generator 206 to cause the triangular wave generator 206 to output the triangular wave voltage signal Vt to the small FST 41 and the oscilloscope 203 .
  • FIG. 11 is a graph showing an example of the interference waveform IF1 based on the interference light CIL1.
  • the horizontal axis indicates the voltage signal Vt
  • the vertical axis indicates the light intensity.
  • the optical length of the polarization maintaining fiber 51a changes according to the voltage signal Vt. Therefore, in BS21, the optical path phase difference of the quantum light and the optical path phase difference of the control light change according to the voltage signal Vt.
  • the light intensity of the interference lights CIL1 and CIL2 showing clear interference fringes oscillates according to the voltage signal Vt.
  • the photodetector 207 receives, for example, the interference light CIL1, converts the intensity of the interference light CIL1 into a voltage signal Vi, and outputs the voltage signal Vi to the oscilloscope 203.
  • the photodetector 207 may be configured to receive the interference light CIL2, convert the intensity of the interference light CIL2 into a voltage signal Vi, and output the voltage signal Vi to the oscilloscope 203.
  • the oscilloscope 203 samples the voltage signal Vt received from the triangular wave generator 206 and the voltage signal Vi received from the photodetector 207, for example, at a predetermined sampling frequency. Then, the oscilloscope 203 generates interference waveform data by arranging the set data of the voltage signals Vt and Vi in sampling order, and outputs the interference waveform data to the computer 201 .
  • the interference waveform data is data representing the interference waveform IF1 shown in FIG.
  • the computer 201 Upon receiving the interference waveform data from the oscilloscope 203, the computer 201 calculates visibility based on the interference waveform data. Visibility is represented by (Imax-Imin)/(Imax+Imin). Here, Imax is the maximum value of the oscillating interference waveform IF1. Imin is the minimum value of the oscillating interference waveform IF1. The computer 201 holds the calculated visibility as a reference visibility.
  • the computer 201 next performs control to boost the voltage signal Va to the large FST 31a and acquires visibility (step S104).
  • FIG. 12 is a graph mapping changes in visibility with respect to voltage signals Va and Vb on contour lines.
  • the horizontal axis indicates the voltage signal Va
  • the vertical axis indicates the voltage signal Vb.
  • the point Fmax is, for example, the vertex where the third, fourth, seventh, and eighth polarization states are the same first polarization state and the visibility is maximized.
  • Line F1 is a contour line showing visibility less than the visibility of the vertex.
  • Line F2 is a contour line showing a visibility that is less than the visibility represented by line F1.
  • Line F3 is a contour line showing a visibility that is less than the visibility represented by line F2.
  • the computer 201 controls the function generator 202 to change the voltage signals Va and Vb respectively output by the piezo amplifiers 204a and 204b.
  • the function generator 202 outputs voltage signals Vpa and Vpb to, for example, piezo amplifiers 204a and 204b, respectively.
  • the piezo amplifier 204a generates a voltage signal Va according to the voltage signal Vpa received from the function generator 202, and outputs the voltage signal Va to the large FST 31a.
  • Piezo amplifier 204b generates voltage signal Vb corresponding to voltage signal Vpb received from function generator 202, and outputs voltage signal Vb to large FST 31b.
  • the computer 201 controls the function generator 202 to boost the voltage signal Va output by the piezo amplifier 204a to Va2, which is higher than Va0 (see FIG. 12).
  • the oscilloscope 203 generates interference waveform data and outputs the interference waveform data to the computer 201 .
  • the computer 201 Upon receiving the interference waveform data from the oscilloscope 203, the computer 201 calculates visibility based on the interference waveform data and holds the calculated visibility.
  • the computer 201 performs control to step down the voltage signal Va to the large FST 31a to Va1 which is smaller than Va0, acquires and holds the visibility (step S106).
  • the computer 201 changes the voltage signal Va to increase the visibility (step S108).
  • the computer 201 compares the visibility when the voltage signal Va is Va2 with the visibility when the voltage signal Va is Va1. It is determined that the visibility is greater than the visibility at Va1.
  • the computer 201 then controls the function generator 202 to change the voltage signal Va output by the piezo amplifier 204a to Va2.
  • the computer 201 performs control to boost the voltage signal Vb to the large FST 31b and obtains visibility (step S110).
  • the computer 201 controls the function generator 202 to boost the voltage signal Vb output by the piezo amplifier 204b to Vb2, which is higher than Vb0 (see FIG. 12).
  • the oscilloscope 203 generates interference waveform data and outputs the interference waveform data to the computer 201 .
  • the computer 201 Upon receiving the interference waveform data from the oscilloscope 203, the computer 201 calculates visibility based on the interference waveform data and holds the calculated visibility.
  • the computer 201 performs control to step down the voltage signal Vb to the large FST 31b to Vb1, which is smaller than Vb0, and acquires and holds the visibility (step S112).
  • the computer 201 changes the voltage signal Vb to increase the visibility (step S114).
  • the computer 201 compares the visibility when the voltage signal Vb is Vb2 with the visibility when the voltage signal Vb is Vb1. It is determined that the visibility is greater than the visibility at Va1.
  • the computer 201 then controls the function generator 202 to change the voltage signal Vb output by the piezo amplifier 204b to Vb2.
  • the computer 201 acquires visibility and holds the acquired visibility as visibility for comparison (step S116).
  • the computer 201 calculates the difference between the reference visibility and the comparison target visibility, and determines whether or not the magnitude of the difference is within a predetermined value (step S118).
  • step S118 If the magnitude of the difference is not within the predetermined value (NO in step S118), the computer 201 sets the visibility to be compared to a new reference visibility (step S120).
  • the computer 201 performs control to boost the voltage signal Va to the large FST 31a to Va3, which is higher than Va2, and acquires and holds the visibility (step S104).
  • step S118 if the magnitude of the difference is within a predetermined value (YES in step S118), the computer 201 does not update the reference visibility and controls the voltage signal Va to the large FST 31a to be boosted to Va3, which is higher than Va2. , visibility is acquired and held (step S104).
  • FIG. 13 is a graph showing an example of changes in visibility over time. As shown in FIGS. 10, 12 and 13, when the difference between the reference visibility and the comparison target visibility is within a predetermined value (YES at step S118), the processing from steps S104 to S118 is repeated. At this time, the voltage signals Va and Vb are adjusted so that the visibility is maintained near the maximum.
  • the inventors realized that the state of approximately 100% visibility was maintained for about 2.8 hours (see FIG. 13). It should be noted that it is also possible to maintain the state of approximately 100% visibility for a period of time longer than 2.8 hours.
  • FIG. 14 is a diagram showing an example of the configuration of the interference device 102.
  • the interference device 102 according to the second embodiment is similar to that of the first embodiment, except that the mechanical action 31ba by the large FST 31b is applied to the polarization-maintaining fiber 51a instead of the polarization-maintaining fiber 51b. has the same configuration as the interference device 101 according to.
  • the polarization state of the squeezed light SL2 and the polarization state of the control light CL2 input to the input port 21b of the BS21 are fixed.
  • the locus of points on the Poincare sphere representing the polarization state of the squeezed light SL1 and the polarization state of the control light CL1 input to the input port 21a of the BS 21 can be circular with a variable diameter.
  • the polarization state of the squeezed light SL1 and the polarization state of the control light CL1 input to the input port 21a are brought closer to the polarization states of the squeezed light SL2 and the control light CL2 input to the input port 21b. , or can be matched.
  • the interference device, the polarization control method, and the polarization control program according to the present disclosure have been described above with reference to each embodiment, the configurations of the interference device and the like according to the present disclosure are not limited to them.
  • the interference devices 101 and 102 may or may not be provided with the small FST 41 .
  • the large FST 31a or 31b can change the optical path phase difference of the quantum light and the optical path phase difference of the control light.
  • the interference devices 101 and 102 may or may not have the elements 81a, 81b, 81c, and 81d. Even with such a configuration, the squeezed light SL1 and the control light CL1 are not transmitted through the polarization-maintaining fiber 51a while maintaining the linear polarization state due to the tolerance of the BS22 and the incompleteness of the BS22. Depending on the distance propagated through the fiber 51a, the light changes to an elliptically polarized state or a circularly polarized state. Therefore, the first and fifth polarization states are changed to the third and seventh polarization states, respectively, by birefringence based on the mechanical action 31aa that the large FST 31a gives to the polarization-maintaining fiber 51a.
  • the interference devices 101 and 102 may be configured to be provided with the large FSTs 31a and 31b, or may be configured to be provided with only one of the large FSTs 31a and 31b. Even with such a configuration, it is possible to achieve the object of the present invention.
  • a Peltier element may be configured to apply a thermal effect to the polarization maintaining fiber 51a.
  • a Peltier element or the like is brought into contact with the polarization-maintaining fiber 51a to heat or absorb heat from the polarization-maintaining fiber 51a, thereby raising or lowering the temperature of the polarization-maintaining fiber 51a.
  • the mechanical actions 31ba and 41aa may also be thermal actions.
  • a single mode fiber may be provided instead of the polarization maintaining fiber 51.
  • a mechanical action 31aa, 31ba or 41aa to a single mode fiber, the polarization state of light transmitted through the single mode fiber can be changed.
  • the locus of points on the Poincare sphere representing the third polarization state becomes, for example, a figure of eight.
  • the set of the mechanical action 31aa and the mechanical action 31ba is , which can be three or more.
  • the polarization-maintaining fiber 51 is stretched and restored in the stretching direction as the mechanical action 41aa, the polarization-maintaining fiber 51 is compressed and restored in the direction intersecting the stretching direction. You can restore. This makes it possible to change the magnitude of the birefringence of the polarization maintaining fiber 51a, thereby changing the polarization state of the squeezed light SL1 and the polarization state of the control light CL1.
  • the mechanical actions 31ba and 41aa may also compress and restore the polarization-maintaining fiber 51 in a direction intersecting the stretching direction, like the mechanical action 31aa.
  • the interference devices 101 and 102 may have a configuration in which an optical system is formed by the polarization-maintaining fiber 51, or, for example, a configuration in which an optical system is formed by a waveguide circuit formed on a chip. There may be. By expanding or compressing the waveguide formed on the chip, it is possible to change the polarization state of the squeezed light and the polarization state of the control light output from the waveguide.
  • the interference devices 101 and 102 may have a configuration in which the polarization state is automatically changed by the polarization control system 111.
  • the polarization state is manually changed by a mechanism that applies tension to the polarization-maintaining fiber 51. It may be configured to be
  • the interference devices 101 and 102 may transmit squeezed light, light in which single photon states occur one after another, or quantum light such as weak coherent light.
  • squeezed light and control light may be transmitted, or quantum light such as squeezed light, light having successive single photon states, or weak coherent light may be transmitted alone. may Even with such a configuration, it is possible to achieve the object of the present invention.
  • the interferometers 101 and 102 may obtain the degree of polarization mismatch between the third polarization state and the fourth polarization state based on the visibility of the interference light CIL1, or any other method may be used to obtain the third polarization state and the degree of polarization mismatch for the fourth polarization state.
  • the large FST 31a may be controlled based on the measurement result of the interference light CIL1, or the large FST 31a may be controlled based on the measurement result of the interference light SIL1 or SIL2.
  • the large FST 31b may be controlled based on the measurement result of the interference light CIL1, or the large FST 31b may be controlled based on the measurement result of the interference light SIL1 or SIL2.

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Abstract

本発明は、光損失によって情報の品質が劣化する量子光の量子的性質の低下を抑制することが可能な干渉装置、偏光制御方法及び偏光制御プログラムを提供することを目的とする。　本発明の干渉装置（１０１）は、第１量子光（ＳＬ１）を伝送し、かつ、前記第１量子光を出力する第１導波路（５１ａ）と、第２量子光（ＳＬ２）を伝送し、かつ、前記第２量子光を出力する第２導波路（５１ｂ）と、前記第１導波路から出力された第１偏光状態の前記第１量子光と、前記第２導波路から出力された第２偏光状態の前記第２量子光とから第１干渉光及び第２干渉光を生成する第１ビームスプリッタ（ＢＳ２１）と、前記第１導波路に第１作用を与え、前記第１作用に基づく複屈折によって前記第１偏光状態を第３偏光状態に変更する第１偏光状態変更部（３１ａ）と、を備え、前記量子光は、光損失によって情報の品質が劣化する光である。

Description

干渉装置、偏光制御方法及び偏光制御プログラム 関連出願の相互参照
　本出願は、２０２１年１２月２日に出願された日本特許出願番号２０２１－１９６２００号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。
　本発明は、干渉装置、偏光制御方法及び偏光制御プログラムに関する。
　ビームスプリッタを用いて量子もつれの関係にある光を生成する技術がある（例えば、非特許文献１参照）。
Akira Furusawa、Peter van Loock、"Quantum Teleportation and Entanglement: A Hybrid Approach to Optical Quantum Information Processing"、（ドイツ）、WILEY VCH、2011年 ＬＵＮＡ社、"Dynamic Polarization Controller with Miniature Piezo Driver Card (PCD-M02)"、［online］、［令和３年１０月３日検索］、インターネット〈URL：https://lunainc.com/sites/default/files/assets/files/data-sheets/PCD-M02%20Data%20Sheet.pdf〉
　従来では、例えば、光の強度、位相、周波数及び偏光などの変化を用いて情報の伝送が行われる。このような情報の伝送では、伝送の際の光損失によって光強度が低下しても、伝送対象の情報を失うことなく光増幅器で光強度を復元することが可能である。
　一方、光の量子力学的な性質を用いて情報を処理する方式（例えば量子コンピュータ）では、当該性質として量子もつれなどの量子相関が用いられることがある。この量子相関が弱くなると、当該方式に用いられる光（以下、量子光と称することがある。）から情報を読み出すことが困難となる。つまり、情報の品質が劣化する。光損失によって情報の品質が劣化する光である量子光の量子的性質は、光損失によって低下してしまう。そして、量子光の量子的性質の低下に応じて、量子相関は弱くなる。この量子光の量子的性質の低下は、原理的に光増幅器で復元することができない。また、ビームスプリッタによって量子光を干渉させる場合において、干渉させる量子光の偏光が異なっていると、干渉により新たに生じる量子光について、干渉の度合いが低下してしまう。干渉の度合いの低下は、量子光の量子的性質の低下をもたらしてしまう。このため、光損失によって情報の品質が劣化する量子光の量子的性質の低下を抑制する技術が求められる。
　本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、光損失によって情報の品質が劣化する量子光の量子的性質の低下を抑制することが可能な干渉装置、偏光制御方法及び偏光制御プログラムを提供することを目的とする。
　本発明の一態様に係る干渉装置は、第１量子光を伝送し、かつ、前記第１量子光を出力する第１導波路と、第２量子光を伝送し、かつ、前記第２量子光を出力する第２導波路と、前記第１導波路から出力された第１偏光状態の前記第１量子光と、前記第２導波路から出力された第２偏光状態の前記第２量子光とから第１干渉光及び第２干渉光を生成する第１ビームスプリッタと、前記第１導波路に第１作用を与え、前記第１作用に基づく複屈折によって前記第１偏光状態を第３偏光状態に変更する第１偏光状態変更部と、を備え、前記量子光は、光損失によって情報の品質が劣化する光である。
　例えば、第１偏光状態の第１量子光と第２偏光状態の第２量子光とから第１干渉光及び第２干渉光を生成する場合において、第１偏光状態と第２偏光状態とが大きく異なるとき、第１干渉光及び第２干渉光についての干渉の度合いが小さくなる。干渉の度合いの低下は不完全な干渉を引き起こすため、量子光の量子的性質が低下する。これは光損失が生じたことと同等の効果をもたらす。これに対して、上記のように、第１導波路に第１作用を与え、第１作用に基づく複屈折によって第１偏光状態を第３偏光状態に変更する構成により、第３偏光状態を第２偏光状態に近づけたり、あるいは第３偏光状態を第２偏光状態に一致させたりすることができる。このような第３偏光状態の第１量子光と、第２偏光状態の第２量子光とから第１干渉光及び第２干渉光を生成することができるので、第１干渉光及び第２干渉光についての干渉の度合いを大きくすることができる。これにより、第１干渉光及び第２干渉光の量子的性質の低下を抑制することができる。したがって、光損失により情報の品質が劣化する量子光の量子的性質の低下を抑制し、ひいてはその品質の劣化を抑制することができる。
　上記の態様において、前記干渉装置は、前記第２導波路に第２作用を与え、前記第２作用に基づく複屈折によって前記第２偏光状態を第４偏光状態に変更する第２偏光状態変更部をさらに備えてもよい。
　このような構成により、第４偏光状態を第３偏光状態により近づけたり、あるいは第４偏光状態と第３偏光状態に一致させたりしやすくすることができる。これにより、第１干渉光及び第２干渉光についての干渉の度合いをより大きくすることができるので、第１干渉光及び第２干渉光の量子的性質の低下をより抑制することができる。
　上記の態様において、前記干渉装置は、前記第１導波路に第２作用をさらに与え、前記第２作用に基づく複屈折によって、前記第３偏光状態を第４偏光状態に変更する第２偏光状態変更部をさらに備えてもよい。
　このような構成により、第１偏光状態を変更可能な範囲（例えば、ポアンカレ球上のエリア）を拡大することができるので、第４偏光状態を第２偏光状態により近づけたり、あるいは第４偏光状態と第２偏光状態に一致させたりしやすくすることができる。これにより、第１干渉光及び第２干渉光についての干渉の度合いをより大きくすることができるので、第１干渉光及び第２干渉光の量子的性質の低下をより抑制することができる。
　上記の態様において、前記干渉装置は、前記第１導波路又は前記第２導波路に第３作用を与える作用部をさらに備え、前記第３作用が前記第１導波路又は前記第２導波路に与えられる部分のサイズは、前記第１作用が前記第１導波路に与えられる部分のサイズより小さくてもよい。
　このように、第３作用が与えられる第１導波路又は第２導波路の部分のサイズが、第１作用が第１導波路に与えられる部分のサイズより小さい構成により、第３作用が与えられる部分の光学長及び屈折率の異方性の度合いを高速で変化させることができる。このような変化によって、第３作用が与えられる導波路を伝送する量子光が変調されるので、当該量子光の位相を制御でき、また、当該量子光の偏光状態を推定することができる。そして、このような変調により、例えば、高周波のノイズを抑制することができる。
　上記の態様において、前記干渉装置は、第３量子光が入力され、前記第３量子光を、前記第１導波路に入力される前記第１量子光と、前記第２導波路に入力される前記第２量子光とに分離する第２ビームスプリッタをさらに備えてもよい。
　このような構成により、量子もつれの関係にある第１量子光及び第２量子光を生成することができる。
　上記の態様において、前記第１導波路又は前記第２導波路に与えられる作用は、力学的作用又は熱的作用であってもよい。
　このような構成により、干渉装置自体が有する光損失を抑制することができる。また、このように、力学的作用又は熱的作用といった実現容易な作用を第１導波路又は第２導波路に与える構成により、干渉装置を簡易な構成や構造にすることができる。
　上記の態様において、前記力学的作用は、前記第１量子光の伝送方向に沿った前記第１導波路の伸長若しくは圧縮、又は前記第２量子光の伝送方向に沿った前記第２導波路の伸長若しくは圧縮であってもよい。
　光の伝送方向と垂直な方向に導波路を伸長又は圧縮しても、複屈折によって当該光の偏光状態を変更することが可能であるが、光損失が大きくなってしまう。これに対して、発明者らは、光の伝送方向に沿って導波路を伸長又は圧縮することにより、小さい光損失で当該光の偏光状態を精密に変更することができることを見出した。すなわち、上記の構成により、第１導波路又は第２導波路をそれぞれ伝送される第１量子光又は第２量子光の量子的性質の低下を抑制しつつ、これら量子光の偏光状態を精密に変更することができる。
　上記の態様において、前記第１導波路は、屈折率が互いに異なる２つの主軸を有し、前記第１量子光は、前記２つの主軸のいずれにも成分を有する偏光状態で前記第１導波路に入力されてもよい。
　一般には、屈折率が互いに異なる２つの主軸を有する導波路は、光を直線偏光状態のまま伝送することを目的として、２つの主軸のいずれか一方に平行な直線偏光状態の光が当該導波路に入力される。これに対して、第１量子光を、あえて２つの主軸のいずれにも成分を有する偏光状態で第１導波路に入力する構成により、第１量子光を直線偏光状態のまま第１導波路を伝送させず、第１作用に基づく複屈折によって第１偏光状態を第３偏光状態に変更する構成を実現することができる。すなわち、第１作用を変化させたときの第３偏光状態を表す点をポアンカレ球上で変化させる自由度を与えることができる。
　上記の態様において、前記作用部によって前記第３作用が前記第１導波路に与えられる場合、前記第１作用が前記第１導波路に与えられる部分は、前記第３作用が前記第１導波路に与えられる部分と、前記第１ビームスプリッタとの間に位置してもよい。
　このように、第３作用が第１導波路に与えられる部分を、第１作用が第１導波路に与えられる部分の前段に設ける構成により、第１作用によって偏光状態が変更される前の第１量子光を、作用部によって変調することができる。これにより、例えば、作用部を第１量子光の位相変調に用いるときに、安定な偏光状態の第１量子光を変調することができるので、位相変調による第３偏光状態の変化を小さくすることができる。
　上記の態様において、前記第３偏光状態と前記第４偏光状態とが同じになるときの前記第１作用及び前記第２作用の組が、１つ以上あってもよい。
　このような構成により、第１干渉光及び第２干渉光についての干渉の度合いが最大になり、干渉装置における第１干渉光及び第２干渉光の量子的性質の低下を最大限に抑制することが可能な第１作用及び第２作用の組を１つ以上実在させることができる。
　上記の態様において、前記組が２つ以上あるときは、前記組ごとに、前記第３偏光状態及び前記第４偏光状態は、同一偏光状態であり、前記２つ以上の前記同一偏光状態のうちの第１同一偏光状態である場合、前記第１導波路から出力される前記第１量子光の偏光状態が、前記第１導波路の複屈折性により生じる第１偏光保持偏光状態に最も近く、前記２つ以上の前記同一偏光状態のうちの第２同一偏光状態である場合、前記第１導波路から出力される前記第１量子光の偏光状態が、前記第１偏光保持偏光状態に２番目に近く、前記第１偏光状態変更部は、前記第１偏光状態を、前記第２同一偏光状態よりも前記第１同一偏光状態に近い前記第３偏光状態に変更してもよい。
　このように、第１導波路から出力される第１量子光の偏光状態が、第１偏光保持偏光状態に近い構成により、例えば、第１量子光に位相変調を加えたときの第３偏光状態の揺らぎを抑制することができる。これにより、第１偏光保持偏光状態及び第１同一偏光状態に近く、かつ安定な第３偏光状態を実現することができる。また、例えば、第３偏光状態と近い第１同一偏光状態に第４偏光状態を近づけ、第１干渉光及び第２干渉光についての干渉の度合いを最大に近づけることができる。
　上記の態様において、前記組が２つ以上あるときは、前記組ごとに、前記第３偏光状態及び前記第４偏光状態は、同一偏光状態であり、前記２つ以上の前記同一偏光状態のうちの第３同一偏光状態である場合、前記第２導波路から出力される前記第２量子光の偏光状態が、前記第２導波路の複屈折性により生じる第２偏光保持偏光状態に最も近く、前記２つ以上の前記同一偏光状態のうちの第４同一偏光状態である場合、前記第２導波路から出力される前記第２量子光の偏光状態が、前記第２偏光保持偏光状態に２番目に近く、前記第２偏光状態変更部は、前記第２偏光状態を、前記第４同一偏光状態よりも前記第３同一偏光状態に近い前記第４偏光状態に変更してもよい。
　このように、第２導波路から出力される第２量子光の偏光状態が、第２偏光保持偏光状態に近い構成により、例えば、第２量子光に位相変調を加えたときの第４偏光状態の揺らぎを抑制することができる。これにより、第２偏光保持偏光状態及び第３同一偏光状態に近く、かつ安定な第４偏光状態を実現することができる。また、例えば、第４偏光状態と近い第３同一偏光状態に第３偏光状態を近づけ、第１干渉光及び第２干渉光についての干渉の度合いを最大に近づけることができる。
　上記の態様において、前記干渉装置は、前記第１干渉光を測定する測定部と、前記第１干渉光の測定結果に基づいて前記第１偏光状態変更部を制御する制御部と、をさらに備えてもよい。
　このような構成により、例えば、温度などの環境の変化があった場合においても、第１作用の大きさを自動で調整することができるので、第１干渉光についての干渉の度合いが大きい状態を自動で安定に維持することができる。
　上記の態様において、前記制御部は、前記第１作用を増加させたときの前記第１干渉光の測定結果と、前記第１作用を減少させたときの前記第１干渉光の測定結果と、に基づいて前記第１作用を変更してもよい。
　このような構成により、第１干渉光についての干渉の度合いが最大になるときの第１作用の大きさが分からない場合においても、例えば、第１作用を増減させたときの干渉の度合いの変化に基づいて、第１干渉光についての干渉の度合いが大きくなるように第１作用を変更することができる。このような第１作用の変更を繰り返すことにより、第１干渉光についての干渉の度合いを最大に近づけることができる。
　上記の態様において、前記干渉装置は、前記第１干渉光を測定する測定部と、前記第１干渉光の測定結果に基づいて前記第２偏光状態変更部を制御する制御部をさらに備えてもよい。
　このような構成により、例えば、温度などの環境の変化があった場合においても、第２作用の大きさを自動で調整することができるので、第１干渉光についての干渉の度合いが大きい状態を自動で安定に維持することができる。
　上記の態様において、前記制御部は、前記第２作用を増加させたときの前記第１干渉光の測定結果と、前記第２作用を減少させたときの前記第１干渉光の測定結果と、に基づいて前記第２作用を変更してもよい。
　このような構成により、第１干渉光についての干渉の度合いが最大になるときの第２作用の大きさが分からない場合においても、例えば、第２作用を増減させたときの干渉の度合いの変化に基づいて、第１干渉光についての干渉の度合いが大きくなるように第２作用を変更することができる。このような第２作用の変更を繰り返すことにより、第１干渉光についての干渉の度合いを最大に近づけることができる。
　上記の態様において、前記第１導波路は、第１制御光を伝送し、かつ、前記第１制御光を出力し、前記第２導波路は、第２制御光を伝送し、かつ、前記第２制御光を出力し、前記第１導波路から出力された前記第１制御光の第５偏光状態は前記第１偏光状態と略同じであり、前記第２導波路から出力された前記第２制御光の第６偏光状態は前記第２偏光状態と略同じであり、前記第１制御光の位相と前記第２制御光の位相との差は、前記第１量子光の位相と前記第２量子光の位相との差と略同じであり、前記第１ビームスプリッタは、前記第１導波路から出力された前記第１制御光と、前記第２導波路から出力された前記第２制御光とから第３干渉光及び第４干渉光を生成し、前記第１偏光状態変更部は、前記第１作用に基づく前記複屈折によって前記第５偏光状態を第７偏光状態に変更してもよい。
　このような構成により、例えば、第１干渉光又は第２干渉光から干渉縞を得ることが困難であるなど第１干渉光及び第２干渉光が偏光の制御に不適な場合でも、第３干渉光又は第４干渉光によって偏光の制御をすることができる。これにより、偏光の制御方法のバリエーションを確保することができる。
　上記の態様において、前記干渉装置は、前記第３干渉光を測定する測定部と、前記第３干渉光の測定結果に基づいて前記第１偏光状態変更部を制御する制御部と、をさらに備えてもよい。
　このような構成により、例えば、温度などの環境の変化があった場合においても、第１作用の大きさを自動で調整することができるので、第３干渉光についてのビジビリティが大きい状態を自動で安定に維持することができる。
　上記の態様において、前記制御部は、前記第１作用を増加させたときの前記第３干渉光の測定結果と、前記第１作用を減少させたときの前記第３干渉光の測定結果と、に基づいて前記第１作用を変更してもよい。
　このような構成により、第３干渉光についてのビジビリティが最大になるときの第１作用の大きさが分からない場合においても、例えば、第１作用を増減させたときのビジビリティの変化に基づいて、第３干渉光についてのビジビリティが大きくなるように第１作用を変更することができる。このような第１作用の変更を繰り返すことにより、第３干渉光についてのビジビリティを最大に近づけることができる。
　上記の態様において、前記干渉装置は、前記第２導波路に第２作用を与え、前記第２作用に基づく複屈折によって前記第２偏光状態及び前記第６偏光状態をそれぞれ第４偏光状態及び第８偏光状態に変更する第２偏光状態変更部と、前記第３干渉光を測定する測定部と、前記第３干渉光の測定結果に基づいて前記第２偏光状態変更部を制御する制御部と、をさらに備えてもよい。
　このような構成により、例えば、温度などの環境の変化があった場合においても、第２作用の大きさを自動で調整することができるので、前記第３干渉光についてのビジビリティが大きい状態を自動で安定に維持することができる。
　上記の態様において、前記干渉装置は、前記第１導波路に第２作用をさらに与え、前記第２作用に基づく複屈折によって前記第３偏光状態及び前記第７偏光状態をそれぞれ第４偏光状態及び第８偏光状態に変更する第２偏光状態変更部と、前記第３干渉光を測定する測定部と、前記第３干渉光の測定結果に基づいて前記第２偏光状態変更部を制御する制御部と、をさらに備えてもよい。
　このような構成により、例えば、温度などの環境の変化があった場合においても、第２作用の大きさを自動で調整することができるので、前記第３干渉光についてのビジビリティが大きい状態を自動で安定に維持することができる。
　上記の態様において、前記制御部は、前記第２作用を増加させたときの前記第３干渉光の測定結果と、前記第２作用を減少させたときの前記第３干渉光の測定結果と、に基づいて前記第２作用を変更してもよい。
　このような構成により、第３干渉光についてのビジビリティが最大になるときの第２作用の大きさが分からない場合においても、例えば、第２作用を増減させたときのビジビリティの変化に基づいて、第３干渉光についてのビジビリティが大きくなるように第２作用を変更することができる。このような第２作用の変更を繰り返すことにより、第３干渉光についてのビジビリティを最大に近づけることができる。
　上記の態様において、前記量子光は、スクイーズド光、単一光子状態が次々と来る光、又は、弱いコヒーレント光の少なくともいずれかであってもよい。
　このような構成により、例えば、スクイーズド光を量子コンピュータに用いる場合において、スクイーズド光のスクイージングレベルの低下を抑制することができる。また、単一光子状態が次々と来る光、又は、弱いコヒーレント光を量子コンピュータに用いる場合において、これらの光の量子的性質の低下を抑制することができる。
　本発明の一態様に係る偏光制御方法は、上記のいずれかに記載の干渉装置を用いる偏光制御方法であって、前記第１作用を増加させ、前記第１干渉光を測定するステップと、前記第１作用を減少させ、前記第１干渉光を測定するステップと、前記第１作用を増加させたときの前記第１干渉光の測定結果と、前記第１作用を減少させたときの前記第１干渉光の測定結果と、に基づいて前記第１作用を変更するステップと、を含む。
　例えば、第１偏光状態の第１量子光と第２偏光状態の第２量子光とから第１干渉光及び第２干渉光を生成する場合において、第１偏光状態と第２偏光状態とが大きく異なるとき、第１干渉光及び第２干渉光についての干渉の度合いが小さくなる。干渉の度合いの低下は不完全な干渉を引き起こすため、量子光の量子的性質が低下する。これは光損失が生じたことと同等の効果をもたらす。これに対して、上記のように、第１導波路に第１作用を与え、第１作用に基づく複屈折によって第１偏光状態を第３偏光状態に変更する構成により、第３偏光状態を第２偏光状態に近づけたり、あるいは第３偏光状態を第２偏光状態に一致させたりすることができる。このような第３偏光状態の第１量子光と、第２偏光状態の第２量子光とから第１干渉光及び第２干渉光を生成することができるので、第１干渉光及び第２干渉光についての干渉の度合いを大きくすることができる。これにより、第１干渉光及び第２干渉光の量子的性質の低下を抑制することができる。したがって、光損失により情報の品質が劣化する量子光の量子的性質の低下を抑制し、ひいてはその品質の劣化を抑制することができる。また、このような構成により、第１干渉光についての干渉の度合いが最大になるときの第１作用の大きさが分からない場合においても、例えば、第１作用を増減させたときの干渉の度合いの変化に基づいて、第１干渉光についての干渉の度合いが大きくなるように第１作用を変更することができる。このような第１作用の変更を繰り返すことにより、第１干渉光についての干渉の度合いを最大に近づけることができる。
　本発明の一態様に係る偏光制御方法は、上記のいずれかに記載の干渉装置を用いる偏光制御方法であって、前記第１作用を増加させ、前記第３干渉光を測定するステップと、前記第１作用を減少させ、前記第３干渉光を測定するステップと、前記第１作用を増加させたときの前記第３干渉光の測定結果と、前記第１作用を減少させたときの前記第３干渉光の測定結果と、に基づいて前記第１作用を変更するステップと、を含む。
　例えば、第１偏光状態の第１量子光と第２偏光状態の第２量子光とから第１干渉光及び第２干渉光を生成する場合において、第１偏光状態と第２偏光状態とが大きく異なるとき、第１干渉光及び第２干渉光についての干渉の度合いが小さくなる。干渉の度合いの低下は不完全な干渉を引き起こすため、量子光の量子的性質が低下する。これは光損失が生じたことと同等の効果をもたらす。これに対して、上記のように、第１導波路に第１作用を与え、第１作用に基づく複屈折によって第１偏光状態を第３偏光状態に変更する構成により、第３偏光状態を第２偏光状態に近づけたり、あるいは第３偏光状態を第２偏光状態に一致させたりすることができる。このような第３偏光状態の第１量子光と、第２偏光状態の第２量子光とから第１干渉光及び第２干渉光を生成することができるので、第１干渉光及び第２干渉光についての干渉の度合いを大きくすることができる。これにより、第１干渉光及び第２干渉光の量子的性質の低下を抑制することができる。したがって、光損失により情報の品質が劣化する量子光の量子的性質の低下を抑制し、ひいてはその品質の劣化を抑制することができる。また、このような構成により、第３干渉光についてのビジビリティが最大になるときの第１作用の大きさが分からない場合においても、例えば、第１作用を増減させたときのビジビリティの変化に基づいて、第３干渉光についてのビジビリティが大きくなるように第１作用を変更することができる。このような第１作用の変更を繰り返すことにより、第３干渉光についてのビジビリティを最大に近づけることができる。
　本発明の一態様に係る偏光制御プログラムは、上記のいずれかに記載の干渉装置において用いられる偏光制御プログラムであって、コンピュータを、前記第１干渉光の測定結果に基づいて前記第１偏光状態変更部を制御する制御部、として機能させるためのプログラムである。
　例えば、第１偏光状態の第１量子光と第２偏光状態の第２量子光とから第１干渉光及び第２干渉光を生成する場合において、第１偏光状態と第２偏光状態とが大きく異なるとき、第１干渉光及び第２干渉光についての干渉の度合いが小さくなる。干渉の度合いの低下は不完全な干渉を引き起こすため、量子光の量子的性質が低下する。これは光損失が生じたことと同等の効果をもたらす。これに対して、上記のように、第１導波路に第１作用を与え、第１作用に基づく複屈折によって第１偏光状態を第３偏光状態に変更する構成により、第３偏光状態を第２偏光状態に近づけたり、あるいは第３偏光状態を第２偏光状態に一致させたりすることができる。このような第３偏光状態の第１量子光と、第２偏光状態の第２量子光とから第１干渉光及び第２干渉光を生成することができるので、第１干渉光及び第２干渉光についての干渉の度合いを大きくすることができる。これにより、第１干渉光及び第２干渉光の量子的性質の低下を抑制することができる。したがって、光損失により情報の品質が劣化する量子光の量子的性質の低下を抑制し、ひいてはその品質の劣化を抑制することができる。また、このような構成により、例えば、温度などの環境の変化があった場合においても、第１作用の大きさを自動で調整することができるので、第１干渉光についての干渉の度合いが大きい状態を自動で安定に維持することができる。
　本発明の一態様に係る偏光制御プログラムは、上記のいずれかに記載の干渉装置において用いられる偏光制御プログラムであって、コンピュータを、前記第３干渉光の測定結果に基づいて前記第１偏光状態変更部を制御する制御部、として機能させるためのプログラムである。
　例えば、第１偏光状態の第１量子光と第２偏光状態の第２量子光とから第１干渉光及び第２干渉光を生成する場合において、第１偏光状態と第２偏光状態とが大きく異なるとき、第１干渉光及び第２干渉光についての干渉の度合いが小さくなる。干渉の度合いの低下は不完全な干渉を引き起こすため、量子光の量子的性質が低下する。これは光損失が生じたことと同等の効果をもたらす。これに対して、上記のように、第１導波路に第１作用を与え、第１作用に基づく複屈折によって第１偏光状態を第３偏光状態に変更する構成により、第３偏光状態を第２偏光状態に近づけたり、あるいは第３偏光状態を第２偏光状態に一致させたりすることができる。このような第３偏光状態の第１量子光と、第２偏光状態の第２量子光とから第１干渉光及び第２干渉光を生成することができるので、第１干渉光及び第２干渉光についての干渉の度合いを大きくすることができる。これにより、第１干渉光及び第２干渉光の量子的性質の低下を抑制することができる。したがって、光損失により情報の品質が劣化する量子光の量子的性質の低下を抑制し、ひいてはその品質の劣化を抑制することができる。また、このような構成により、例えば、温度などの環境の変化があった場合においても、第１作用の大きさを自動で調整することができるので、第３干渉光についてのビジビリティが大きい状態を自動で安定に維持することができる。
　本発明によれば、光損失によって情報の品質が劣化する量子光の量子的性質の低下を抑制することが可能な干渉装置、偏光制御方法及び偏光制御プログラムを提供することができる。
干渉装置１０１の構成の一例を示す図である。 偏波保持ファイバー５１のｘｙ断面を模式的に示す図である。 第１偏光状態及び第２偏光状態をそれぞれ表す点Ｐ１及びＰ２をポアンカレ球上にマッピングした斜視図である。 偏光の不一致度に対するビジビリティの変化の一例を示すグラフである。 ビジビリティに対する光損失の変化の一例を示すグラフである。 光損失に対するスクイージングレベルの変化の一例を示すグラフである。 第１同一偏光状態及び第２同一偏光状態をそれぞれ表す点ＰＣ１及びＰＣ２をポアンカレ球上にマッピングした斜視図である。 大型ＦＳＴ３１ａの構成を示す斜視図である。 小型ＦＳＴ４１の構成を示す斜視図である。 偏光制御システム１１１における偏光制御処理の手順の一例を示すフローチャートである。 干渉光ＣＩＬ１に基づく干渉波形ＩＦ１の一例を示すグラフである。 電圧信号Ｖａ及びＶｂに対するビジビリティの変化を等高線上にマッピングしたグラフである。 ビジビリティの時間変化の一例を示すグラフである。 干渉装置１０２の構成の一例を示す図である。
　添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。なお、各図において、同一の符号を付したものは、同一又は同様の構成を有する。
　［第１実施形態］
　第１実施形態に係る干渉装置１０１について説明する。図１は、干渉装置１０１の構成の一例を示す図である。図１に示すように、干渉装置１０１は、干渉計１１と、偏光制御システム１１１と、を備える。
　干渉計１１は、マッハツェンダー型の干渉計である。干渉計１１は、ビームスプリッタ（BS : Beam Splitter）２１（第１ビームスプリッタ）及び２２（第２ビームスプリッタ）と、大型ファイバーストレッチャー（FST : Fiber Stretcher）３１ａ（第１偏光状態変更部）及び３１ｂ（第２偏光状態変更部）と、小型ＦＳＴ４１（作用部）と、偏波保持ファイバー５１ａ（第１導波路）、５１ｂ（第２導波路）、５１ｃ、５１ｄ、５１ｅ、５１ｆ、５１ｇ、５１ｈ、５１ｉ及び５１ｊと、素子８１ａ、８１ｂ、８１ｃ及び８１ｄと、を含む。
　以下、偏波保持ファイバー５１ａ～５１ｊの各々を、偏波保持ファイバー５１と総称することがある。素子８１ａ、８１ｂ、８１ｃ及び８１ｄの各々を、素子８１と総称することがある。
　偏光制御システム１１１は、コンピュータ（制御部）２０１と、ファンクションジェネレータ２０２と、オシロスコープ２０３と、ピエゾアンプ２０４ａ及び２０４ｂと、三角波生成器２０６と、光検出器２０７（測定部）と、を含む。
　（光学系）
　図２は、偏波保持ファイバー５１のｘｙ断面を模式的に示す図である。なお、図２のごとく、各図面には、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸を示すことがある。ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸は、偏波保持ファイバー５１に固定された右手系の３次元の直交座標を形成する。ｚ軸は、偏波保持ファイバー５１の各断面において、偏波保持ファイバー５１が延びる方向に平行な軸（延在軸）である。以下、ｘ軸の矢印方向をｘ軸＋側、矢印とは逆方向をｘ軸－側と呼ぶことがあり、その他の軸についても同様である。また、ｚ軸方向を「延伸方向」と呼ぶこともある。
　図２に示すように、偏波保持ファイバー５１は、コア１５１と、応力付与材１５２ａ及び１５２ｂと、クラッド１５３と、を含む。偏波保持ファイバー５１は、可撓性を有する線状の部材であり、略円形の断面を有する。コア１５１は、略円形の断面を有し、延伸方向に沿って延びており、かつ、偏波保持ファイバー５１の断面の略中心に位置し、光を伝送する。
　コア１５１の外側を覆うクラッド１５３の内部には、延伸方向に沿って応力付与材１５２ａ及び１５２ｂが設けられる。応力付与材１５２ａ及び１５２ｂは、それぞれコア１５１のｙ軸＋側及びｙ軸－側に位置する。
　コア１５１には、応力付与材１５２ａ及び１５２ｂによって応力が与えられる。これにより、コア１５１は、複屈折性を示す。本実施形態では、コア１５１における複屈折の主軸は、ｙ軸及びｘ軸と平行になっている。具体的には、遅軸及び速軸が、それぞれｙ軸及びｘ軸と平行になっている。なお、遅軸及び速軸が、それぞれｘ軸及びｙ軸と平行になっていてもよい。
　したがって、ｙ軸方向又はｘ軸方向に偏光した直線偏光状態の光がコア１５１の中を伝搬するとき、当該光の偏光状態は、当該直線偏光状態に維持される。また、偏波保持ファイバー５１を揺さぶったり、力学的作用又は熱的作用を与えたりする外乱によって生じる複屈折と比べて、偏波保持ファイバー５１の構造に由来する複屈折が大きいので、外乱があっても、当該光の偏光状態は、当該直線偏光状態に維持される。つまり、ｙ軸及びｘ軸は、偏波保持軸となっている。以下、ｙ軸方向及びｘ軸方向を、それぞれ「第１偏波保持軸方向」及び「第２偏波保持軸方向」と称することがある。
　一方、第１偏波保持軸方向の偏光成分及び第２偏波保持軸方向の偏光成分の両方を有する光が偏波保持ファイバー５１の中を伝搬するとき、当該光の偏光状態は、当該光が偏波保持ファイバー５１の中を伝搬した距離に応じて変化する。例えば、第１偏波保持軸方向及び第２偏波保持軸方向の両方からずれた方向に偏光した直線偏光状態の光が偏波保持ファイバー５１に入射する場合、当該光の偏光状態は、当該光が偏波保持ファイバー５１の中を伝搬した距離に応じて、入射時の直線偏光状態から楕円偏光状態又は円偏光状態などに変化する。なお、伝搬した距離並びに遅軸の屈折率及び速軸の屈折率によっては、当該光の偏光状態が直線偏光状態に戻ることもある。
　図１に示すように、本明細書では、干渉装置１０１に用いられる光は、光損失により情報の品質が劣化する光である量子光、具体的には、主に量子的な光を想定している。より具体的には、量子光は、スクイーズド光、単一光子状態が次々と来る光、又は、弱いコヒーレント光などである。本実施形態では、干渉装置１０１にスクイーズド光を用いる例を説明する。本実施形態において、偏波保持ファイバー５１ｃは、例えば、第１偏波保持軸方向すなわちｙ軸方向に偏光した直線偏光状態のスクイーズド光ＳＬ３（第３量子光）を伝送する。スクイーズド光は、スクイーズド状態の光である（なお、スクイーズド状態については、例えば、非特許文献１に記載されている。）。スクイーズド光ＳＬ３は、例えば、パルスレーザ又は連続波レーザーによって生成される光である。また、スクイーズド光の量子的性質の程度は、スクイージングレベルで測られる。
　スクイーズド光ＳＬ３の波長は、偏波保持ファイバー５１によって伝送可能な波長であればいずれの波長でもよく、特に限定されない。スクイーズド光ＳＬ３がパルス光である場合、その時間幅は、例えば、量子コンピュータの動作のクロック周波数に応じた時間幅である。
　ＢＳ２２は、入力ポート２２ａ及び２２ｂと、出力ポート２２ｃ及び２２ｄと、を有する。ＢＳ２２は、２入力２出力のビームスプリッタである。入力ポート２２ａ及び２２ｂには、それぞれ偏波保持ファイバー５１ｃ及び５１ｄによって伝送された光が入力可能となっている。本実施形態では、入力ポート２２ａには、偏波保持ファイバー５１ｃによって伝送されたスクイーズド光ＳＬ３が入力される。一方、入力ポート２２ｂには、偏波保持ファイバー５１ｄから光が入力されない。つまり、ＢＳ２２は、１入力２出力のビームスプリッタとして用いられる。なお、入力ポート２２ｂに光が入力される構成であってもよい。
　ビームスプリッタ２２は、入力ポート２２ａに入力されたスクイーズド光ＳＬ３をスクイーズド光ＳＬ１（第１量子光）とスクイーズド光ＳＬ２（第２量子光）とに分離する。スクイーズド光ＳＬ１及びＳＬ２は、それぞれ出力ポート２２ｃ及び２２ｄから出力される。スクイーズド光ＳＬ１及びＳＬ２は、量子もつれの関係にある。
　なお、スクイーズド光ＳＬ３が入力ポート２２ｂに入力され、スクイーズド光ＳＬ１及びＳＬ２が、それぞれ出力ポート２２ｃ及び２２ｄから出力される構成であってもよい。
　偏波保持ファイバー５１ｇは、ＢＳ２２の出力ポート２２ｃからのスクイーズド光ＳＬ１が結合される第１端と、第２端と、を有し、ＢＳ２２から素子８１ａへスクイーズド光ＳＬ１を伝送する。素子８１ａは、偏波保持ファイバー５１ｇの第２端からスクイーズド光ＳＬ１が入力される入力ポートと、出力ポートと、を有する。
　偏波保持ファイバー５１ｉは、素子８１ａの出力ポートからのスクイーズド光ＳＬ１が結合される第１端と、第２端と、を有し、素子８１ａから素子８１ｂへスクイーズド光ＳＬ１を伝送する。素子８１ｂは、偏波保持ファイバー５１ｉの第２端からスクイーズド光ＳＬ１が入力される入力ポートと、出力ポートと、を有する。
　偏波保持ファイバー５１ａは、素子８１ｂの出力ポートからのスクイーズド光ＳＬ１が結合される第１端と、第２端と、を有し、素子８１ｂからＢＳ２１へスクイーズド光ＳＬ１を伝送する。
　偏波保持ファイバー５１ｈは、ＢＳ２２の出力ポート２２ｄからのスクイーズド光ＳＬ２が結合される第１端と、第２端と、を有し、ＢＳ２２から素子８１ｃへスクイーズド光ＳＬ２を伝送する。素子８１ｃは、偏波保持ファイバー５１ｈの第２端からスクイーズド光ＳＬ２が入力される入力ポートと、出力ポートと、を有する。
　偏波保持ファイバー５１ｊは、素子８１ｃの出力ポートからのスクイーズド光ＳＬ２が結合される第１端と、第２端と、を有し、素子８１ｃから素子８１ｄへスクイーズド光ＳＬ２を伝送する。素子８１ｄは、偏波保持ファイバー５１ｊの第２端からスクイーズド光ＳＬ２が入力される入力ポートと、出力ポートと、を有する。
　偏波保持ファイバー５１ｂは、素子８１ｄの出力ポートからのスクイーズド光ＳＬ２が結合される第１端と、第２端と、を有し、素子８１ｄからＢＳ２１へスクイーズド光ＳＬ２を伝送する。
　素子８１ａ及び８１ｂは、例えば、光強度をモニタするためにスクイーズド光ＳＬ１のパワーの一部をピックアップするビームスプリッタなどの光学素子である。素子８１ｃ及び８１ｄは、例えば、光強度をモニタするためにスクイーズド光ＳＬ２のパワーの一部をピックアップするビームスプリッタなどの光学素子である。
　ＢＳ２１は、入力ポート２１ａ及び２１ｂと、出力ポート２１ｃ及び２１ｄと、を有する。ＢＳ２１は、２入力２出力のビームスプリッタである。ＢＳ２１は、偏波保持ファイバー５１ａの第２端から出力されたスクイーズド光ＳＬ１と、偏波保持ファイバー５１ｂの第２端から出力されたスクイーズド光ＳＬ２とから、干渉光ＳＩＬ１（第１干渉光）及び干渉光ＳＩＬ２（第２干渉光）を生成する。
　詳細には、入力ポート２１ａには、偏波保持ファイバー５１ａによって伝送されたスクイーズド光ＳＬ１が入力される。入力ポート２１ｂには、偏波保持ファイバー５１ｂによって伝送されたスクイーズド光ＳＬ２が入力される。
　ＢＳ２１では、スクイーズド光ＳＬ１の一部分とスクイーズド光ＳＬ２の一部分とが重ね合わさった干渉光ＳＩＬ１、及び、スクイーズド光ＳＬ１の残りの部分とスクイーズド光ＳＬ２の残りの部分とが重ね合わさった干渉光ＳＩＬ２が生成される。干渉光ＳＩＬ１及びＳＩＬ２は、量子もつれの関係にある。干渉光ＳＩＬ１及びＳＩＬ２は、出力ポート２１ｄ及び２１ｃからそれぞれ出力される。
　ここで、ＢＳ２２の出力ポート２２ｃからＢＳ２１の入力ポート２１ａへ至る光路を、光路Ｐａと定義する。ＢＳ２２の出力ポート２２ｄからＢＳ２１の入力ポート２１ｂへ至る光路を、光路Ｐｂと定義する。
　また、偏波保持ファイバー５１ｃは、例えば、制御光ＣＬ３（第３制御光）を伝送する。制御光ＣＬ３の偏光状態は、スクイーズド光ＳＬ３の偏光状態と略同じである。つまり、制御光ＣＬ３は、第１偏波保持軸方向すなわちｙ軸方向に偏光した直線偏光状態である。制御光ＣＬ３は、光の量子力学的な性質を用いて情報を処理する方式に用いる量子光ではなく、スクイーズド光ＳＬ１の偏光状態の制御に用いる古典光である。制御光ＣＬ３の波長は、スクイーズド光ＳＬ３の波長と同じであってもよいし、異なっていてもよい。制御光ＣＬ３の位相は、スクイーズド光ＳＬ３の位相と同じであってもよいし、異なっていてもよい。
　制御光ＣＬ３は、ビームスプリッタ２２においてスクイーズド光ＳＬ３がスクイーズド光ＳＬ１及びＳＬ２に分離されるのと同様に、制御光ＣＬ１（第１制御光）及びＣＬ２（第２制御光）に分離される。制御光ＣＬ１は、スクイーズド光ＳＬ１と同様に光路Ｐａを伝送され、スクイーズド光ＳＬ１と同様に偏波保持ファイバー５１ａの第２端から出力される。制御光ＣＬ２は、スクイーズド光ＳＬ２と同様に光路Ｐｂを伝送され、スクイーズド光ＳＬ２と同様に偏波保持ファイバー５１ｂの第２端から出力される。
　ＢＳ２１では、制御光ＣＬ１の一部分と制御光ＣＬ２の一部分とが重ね合わさった干渉光ＣＩＬ１（第３干渉光）、及び、制御光ＣＬ１の残りの部分と制御光ＣＬ２の残りの部分とが重ね合わさった干渉光ＣＩＬ２（第４干渉光）が生成される。干渉光ＣＩＬ１及びＣＩＬ２は、出力ポート２１ｄ及び２１ｃからそれぞれ出力される。
　偏波保持ファイバー５１ｅは、ＢＳ２１の出力ポート２１ｃからの干渉光ＳＩＬ２及びＣＩＬ２が結合される第１端と、第２端と、を有する。偏波保持ファイバー５１ｆは、ＢＳ２１の出力ポート２１ｄからの干渉光ＳＩＬ１及びＣＩＬ１が結合される第１端と、第２端と、を有する。偏波保持ファイバー５１ｆによって伝送された干渉光ＳＩＬ１及びＣＩＬ１は、光検出器２０７によって受光される。
　なお、本実施形態では、干渉光ＳＩＬ１及びＣＩＬ１が光検出器２０７によって受光される構成について説明したが、これに限定するものではない。干渉光ＳＩＬ１及びＣＩＬ１を光検出器２０７によって受光させながら、偏波保持ファイバー５１ｅ及び５１ｆによってそれぞれ伝送される干渉光ＳＩＬ２及びＳＩＬ１を量子コンピュータの演算に用いる構成であってもよい。具体的には、例えば、偏波保持ファイバー５１ｆにピックアップ用のビームスプリッタを設けることで、ピックアップされた干渉光ＳＩＬ１及びＣＩＬ１の一部を光検出器２０７に受光させるとともに、干渉光ＳＩＬ１の残りを量子コンピュータの演算に用いることが可能である。
　（偏光状態）
　制御光ＣＬ３の偏光状態とスクイーズド光ＳＬ３の偏光状態とは略同じであり、かつ、ＢＳ、素子及び偏波保持ファイバーにおける制御光の偏光状態の変化は、当該ＢＳ、素子及び偏波保持ファイバーにおけるスクイーズド光の偏光状態の変化と略同じである。したがって、当該ＢＳ、素子及び偏波保持ファイバーにおける各位置では、制御光ＣＬ１及びＣＬ２の偏光状態とスクイーズド光ＳＬ１及びＳＬ２の偏光状態とは、それぞれ略同じである。同様に、制御光ＣＬ３の偏光状態とスクイーズド光ＳＬ３の偏光状態とは、略同じである。以下では、偏光状態については、スクイーズド光について代表的に説明し、制御光についての説明を極力省略する。
　上述したように、偏波保持ファイバー５１ｃは、第１偏波保持軸方向に偏光した直線偏光状態のスクイーズド光ＳＬ３を伝送するので、ＢＳ２２の入力ポート２２ａには、直線偏光状態のスクイーズド光ＳＬ３が入力される。
　光路Ｐａにおいて、直線偏光状態を維持したままスクイーズド光ＳＬ１を伝送しようとする場合、偏波保持ファイバー５１ｇ、５１ｉ及び５１ａの各々のコア１５１において、スクイーズド光ＳＬ１の偏光方向と、第１偏波保持軸方向又は第２偏波保持軸方向とが一致することが求められる。
　例えば、ＢＳ２２では、偏波保持ファイバー５１ｇの第１偏波保持軸方向と、スクイーズド光ＳＬ１の偏光方向とが平行になるように、偏波保持ファイバー５１ｇの第１端がＢＳ２２の出力ポート２２ｃに取り付けられる。
　しかしながら、通常、偏波保持ファイバー５１ｇの第１端とＢＳ２２の出力ポート２２ｃとの取り付けには不可避的な公差がある。このため、スクイーズド光ＳＬ１が偏波保持ファイバー５１ｇの第１端に結合されたとき、スクイーズド光ＳＬ１の偏光方向が、偏波保持ファイバー５１ｇの第１偏波保持軸方向からずれることが多い。
　また、例えば、ＢＳ２２が導波路のビームスプリッタである場合、導波路のビームスプリッタは完全ではないため、スクイーズド光ＳＬ１が楕円偏光状態になることがある。この場合、スクイーズド光ＳＬ１は、楕円偏光状態で偏波保持ファイバー５１ｇの第１端に結合されることになる。
　このため、スクイーズド光ＳＬ１は、直線偏光状態を維持したまま偏波保持ファイバー５１ｇを伝送されず、偏波保持ファイバー５１ｇを伝搬した距離に応じて楕円偏光状態又は円偏光状態などに変化する。
　なお、素子８１ａ及び８１ｂにおいても、ＢＳ２２と同様に、偏波保持ファイバー５１の端部と素子８１との取り付けには公差がある。また、素子８１が導波路のビームスプリッタである場合、当該導波路のビームスプリッタが完全ではないことがある。
　このため、仮に、スクイーズド光ＳＬ１が、第１偏波保持軸方向に偏光した直線偏光状態を維持したまま偏波保持ファイバー５１ｇを伝送されても、スクイーズド光ＳＬ１の偏光状態は、素子８１ａ又は８１ｂによって直線偏光状態から乱されてしまう。
　つまり、光路Ｐａでは、直線偏光状態を維持したままスクイーズド光ＳＬ１を伝送することが困難であるため、偏波保持ファイバー５１ａの第２端から出力されるスクイーズド光ＳＬ１が、第１偏波保持軸方向に偏光した直線偏光状態となっていることはほとんどない。
　光路Ｐｂにおいても、光路Ｐａと同様に、直線偏光状態を維持したままスクイーズド光ＳＬ２を伝送することが困難であるため、偏波保持ファイバー５１ｂの第２端から出力されるスクイーズド光ＳＬ２が、第１偏波保持軸方向に偏光した直線偏光状態となっていることはほとんどない。
　スクイーズド光ＳＬ１が光路Ｐａにおいて受ける偏光状態の変化と、スクイーズド光ＳＬ２が光路Ｐｂにおいて受ける偏光状態の変化とは、通常異なる。このため、ＢＳ２１では、入力ポート２１ａに入力されるスクイーズド光ＳＬ１の偏光状態（以下、第１偏光状態と称することがある。）と、入力ポート２１ｂに入力されるスクイーズド光ＳＬ２の偏光状態（以下、第２偏光状態と称することがある。）とは、異なる。なお、第１偏光状態は、偏波保持ファイバー５１ａの第２端から出力されたスクイーズド光ＳＬ１の偏光状態でもある。また、第２偏光状態は、偏波保持ファイバー５１ｂの第２端から出力されたスクイーズド光ＳＬ２の偏光状態でもある。
　また、偏波保持ファイバー５１ａの第２端から出力された制御光ＣＬ１の偏光状態（以下、第５偏光状態と称することがある。)は、第１偏光状態と略同じである。偏波保持ファイバー５１ｂの第２端から出力された制御光ＣＬ２の偏光状態（以下、第６偏光状態と称することがある。)は、第２偏光状態と略同じである。
　また、ＢＳ２１において、入力ポート２１ａに入力されるスクイーズド光ＳＬ１の位相と、入力ポート２１ｂに入力されるスクイーズド光ＳＬ２の位相との差（以下、量子光の光路位相差と称することがある。）は、入力ポート２１ａに入力される制御光ＣＬ１の位相と、入力ポート２１ｂに入力される制御光ＣＬ２の位相との差（以下、制御光の光路位相差と称することがある。）と略同じである。
　図３は、第１偏光状態及び第２偏光状態をそれぞれ表す点Ｐ１及びＰ２をポアンカレ球上にマッピングした斜視図である。なお、図３において、Ｙ軸方向に偏光した直線偏光、Ｘ軸方向に偏光した直線偏光、右回り円偏光及び左回り円偏光は、それぞれ「Ｖ」、「Ｈ」、「Ｒ」及び「Ｌ」で示す点で表される。Ｘ軸に対して＋４５°及び－４５°傾いた直線偏光は、それぞれ「＋４５°」及び「－４５°」で示す点で表される。また、点Ｐ１及びＰ２は、第５偏光状態及び第６偏光状態もそれぞれ表す。
　図３に示すように、ＢＳ２１において、Ｙ軸方向及びＸ軸方向は、例えば、偏波保持ファイバー５１ａの第１偏波保持軸方向（ｙ軸方向）及び偏波保持ファイバー５１ａの第２偏波保持軸方向（ｘ軸方向）とそれぞれ平行になっている。
　つまり、仮に、スクイーズド光ＳＬ１が、第１偏波保持軸方向に偏光した直線偏光状態を維持したまま偏波保持ファイバー５１ａを伝送される場合、第１偏光状態は、Ｖで示す点にマッピングされる。
　本実施形態では、スクイーズド光ＳＬ１は、直線偏光状態を維持したまま偏波保持ファイバー５１ａを伝送されないため、第１偏光状態を表す点Ｐ１は、点Ｖから離れている。
　偏波保持ファイバー５１ｂの第２端は、偏波保持ファイバー５１ｂの第１偏波保持軸方向とＹ軸方向とが平行になるようにＢＳ２１の入力ポート２１ｂに取り付けられているが、実際には公差があるため、偏波保持ファイバー５１ｂの第１偏波保持軸方向とＹ軸方向とは完全に平行になっていない。
　スクイーズド光ＳＬ２は、直線偏光状態を維持したまま偏波保持ファイバー５１ｂを伝送されない上に、偏波保持ファイバー５１ｂの第２端とＢＳ２１の入力ポート２１ｂとの取り付けに公差があるため、第２偏光状態を表す点Ｐ２も、点Ｖから離れている。
　なお、Ｙ軸方向及びＸ軸方向は、例えば、偏波保持ファイバー５１ｂの第１偏波保持軸方向及び偏波保持ファイバー５１ｂの第２偏波保持軸方向とそれぞれ平行になっていてもよい。また、ポアンカレ球のＹ軸方向及びＸ軸方向の決め方は任意であるので、上記に限定されない。
　（スクイージングレベル）
　図４は、偏光の不一致度に対するビジビリティの変化の一例を示すグラフである。なお、図４において、横軸は単位を「°」とする偏光の不一致度を示し、縦軸は単位を「％」とするビジビリティを示す。ビジビリティは、干渉光ＣＩＬ１及びＣＩＬ２についての干渉の度合いの一具体例である。
　ここで、偏光の不一致度についてポアンカレ球（図３参照）を用いて説明する。例えば、第１偏光状態及び第２偏光状態についての偏光の不一致度は、ポアンカレ球の中心Ｏと、第１偏光状態を表す点Ｐ１と、第２偏光状態を表す点Ｐ２とで形成される扇形ＣＳ１の中心角Ａである。
　偏光の不一致度が０°のとき、すなわち、第１偏光状態を表す点Ｐ１と第２偏光状態を表す点Ｐ２とがポアンカレ球上で一致しているとき、ビジビリティは、最大の１００％となる。また、例えば、偏光の不一致度が１０°のとき、ビジビリティは、９８．４％に低下する。
　図５は、ビジビリティに対する光損失の変化の一例を示すグラフである。なお、図５において、横軸は単位を「％」とするビジビリティを示し、縦軸は単位を「％」とするＢＳ２１における光損失を示す。図５に示すように、ビジビリティが９８．４％のとき、３．２％の光損失が発生する。
　図６は、光損失に対するスクイージングレベルの変化の一例を示すグラフである。なお、図６において、横軸は単位を「％」とするＢＳ２１における光損失を示し、縦軸は単位を「ｄＢ」とするスクイージングレベルを示す。
　ここで、量子光の光損失は、制御光の光損失と同様である。また、スクイージングレベルは、干渉光ＳＩＬ１及びＳＩＬ２の量子的性質の程度を測定したものである。具体的には、スクイージングレベルは、光子の偶数光子性を示す。スクイージングレベルが低下することは、奇数光子が混入することを意味する。奇数光子が混入した光は、量子コンピュータ用途に適さない。つまり、スクイージングレベルは、高いほど好ましい。
　図６に示すように、光損失が３．２％のとき、スクイージングレベルは１０ｄＢから８．９ｄＢに低下する。例えば、非特許文献２に記載の偏光制御器を用いて偏光の不一致度を小さくする方法が考えられるが、このような偏光制御器における光損失は、５～１０％程度と大きい。仮に、偏光制御器によって偏光の不一致度を小さくしても、偏光制御器の光損失が８％である場合、スクイージングレベルは１０ｄＢから７．６ｄＢまで低下する。
　発明者らは、このような課題を解決するために鋭意検討し、偏波保持ファイバー５１を伸縮することにより、０．５％程度の小さい光損失で、偏波保持ファイバー５１の中を伝搬するスクイーズド光及び制御光の偏光状態を変更（制御）することが可能であることを見出した。
　以下、偏波保持ファイバー５１の伸縮によってスクイーズド光及び制御光の偏光状態を変更し、上記の課題を解決する構成について説明する。
　（偏光状態の変更）
　図７は、第１同一偏光状態及び第２同一偏光状態をそれぞれ表す点ＰＣ１及びＰＣ２をポアンカレ球上にマッピングした斜視図である。図１及び図７に示すように、大型ＦＳＴ３１ａは、偏波保持ファイバー５１ａに力学的作用３１ａａ（第１作用）を与え、力学的作用３１ａａに基づく複屈折によって、点Ｐ１で表される第１偏光状態を、点Ｐ３で表される第３偏光状態に変更する。また、大型ＦＳＴ３１ａは、力学的作用３１ａａに基づく複屈折によって、点Ｐ１で表される第５偏光状態を、点Ｐ３で表される第７偏光状態に変更する。ここで、第３偏光状態及び第５偏光状態は、点ＰＣ２で表される第２同一偏光状態よりも点ＰＣ１で表される第１同一偏光状態に近い。
　大型ＦＳＴ３１ｂは、偏波保持ファイバー５１ｂに力学的作用３１ｂａ（第２作用）を与え、力学的作用３１ｂａに基づく複屈折によって、点Ｐ２で表される第２偏光状態を、点Ｐ４で表される第４偏光状態に変更する。また、大型ＦＳＴ３１ｂは、力学的作用３１ｂａに基づく複屈折によって、点Ｐ２で表される第６偏光状態を、点Ｐ４で表される第８偏光状態に変更する。ここで、第４偏光状態及び第８偏光状態は、点ＰＣ２で表される第２同一偏光状態よりも点ＰＣ１で表される第１同一偏光状態に近い。
　図８は、大型ＦＳＴ３１ａの構成を示す斜視図である。大型ＦＳＴ３１ｂは、大型ＦＳＴ３１ａと同じ構成を有するため、以下では、大型ＦＳＴ３１ａについて代表的に説明し、大型ＦＳＴ３１ｂについての説明を極力省略する。
　図８に示すように、大型ＦＳＴ３１ａは、ピエゾ素子（piezoelectric element）３２ａを含む。ピエゾ素子３２ａは、偏波保持ファイバー５１ａの一部（以下、被作用部５１３ａと称することがある。）に力学的作用３１ａａを与える。力学的作用３１ａａは、例えば、スクイーズド光ＳＬ１の伝送方向に沿った被作用部５１３ａの伸長及び復元である。
　本実施形態では、ピエゾ素子３２ａａは、略円筒形状を有する。被作用部５１３ａは、ピエゾ素子３２ａの外面に巻き付けられ、例えば接着テープによりピエゾ素子３２ａに接着される。
　ピエゾ素子３２ａは、ピエゾアンプ２０４ａから受ける電圧信号Ｖａに応じて径方向に変形する。詳細には、電圧信号Ｖａによって径が大きくなるようにピエゾ素子３２ａが変形すると、ピエゾ素子３２ａの外周が長くなる。これにより、被作用部５１３ａは、変形前の状態と比べて、スクイーズド光ＳＬ１が伝送される方向すなわち延伸方向に沿って伸長される。
　一方、電圧信号Ｖａによって径が小さくなるようにピエゾ素子３２ａが変形すると、ピエゾ素子３２ａの外周が短くなる。これにより、被作用部５１３ａは、変形前の状態と比べて、延伸方向に沿って復元される。
　伸長及び復元が偏波保持ファイバー５１ａに与えられる部分、例えば、被作用部５１３ａでは、伸長及び復元によってΔｎａ×Ｌａが変化する。ここで、Ｌａは、延伸方向に沿った被作用部５１３ａの長さである。Δｎａは、被作用部５１３ａにおけるコア１５１の第１偏波保持軸方向の屈折率と第２偏波保持軸方向の屈折率との差の大きさ（以下、屈折率差と称することがある。）である。
　Δｎａ×Ｌａが変化すると、ＢＳ２１の入力ポート２１ａに入力されるスクイーズド光ＳＬ１及び制御光ＣＬ１において、第１偏波保持軸方向の偏光成分の位相と、第２偏波保持軸方向の偏光成分の位相との差（以下、成分位相差と称することがある。）が変化する。
　当該成分位相差を変化させた場合における、入力ポート２１ａに入力されるスクイーズド光ＳＬ１及び制御光ＣＬ１の偏光状態を表す点Ｐ３の軌跡は、ポアンカレ球上における略円形の軌跡Ｔ１となる（図７参照）。
　つまり、被作用部５１３ａの伸長又は復元の程度に応じて、点Ｐ１によって表される第１偏光状態及び第５偏光状態を、軌跡Ｔ１のいずれかに位置する点Ｐ３で表される第３偏光状態及び第７偏光状態にそれぞれ変更することができる。
　偏波保持ファイバー５１ｂについても同様に、伸長及び復元が偏波保持ファイバー５１ｂに与えられる部分、例えば、被作用部５１３ｂでは、伸長及び復元によってΔｎｂ×Ｌｂが変化する。ここで、Ｌｂは、延伸方向に沿った被作用部５１３ｂの長さである。Δｎｂは、被作用部５１３ｂにおける屈折率差である。
　Δｎｂ×Ｌｂが変化すると、偏波保持ファイバー５１ｂの第２端から出力されるスクイーズド光ＳＬ２及び制御光ＣＬ２において、成分位相差が変化する。
　当該成分位相差を変化させた場合における、入力ポート２１ｂに入力されるスクイーズド光ＳＬ２及び制御光ＣＬ２の偏光状態を表す点Ｐ４の軌跡は、ポアンカレ球上における略円形の軌跡Ｔ２となる（図７参照）。
　つまり、被作用部５１３ｂの伸長又は復元の程度に応じて、点Ｐ２によって表される第２偏光状態及び第６偏光状態を、軌跡Ｔ２のいずれかに位置する点Ｐ４で表される第４偏光状態及び第８偏光状態にそれぞれ変更することができる。
　本実施形態では、軌跡Ｔ１により定まる円と軌跡Ｔ２により定まる円とは、重なる。つまり、軌跡Ｔ１と軌跡Ｔ２とは、２つの交点ＰＣ１及びＰＣ２で交わる。このため、第３偏光状態と第４偏光状態とが同じになるとき、すなわち第７偏光状態と第８偏光状態とが同じになるときの力学的作用３１ａａ及び力学的作用３１ｂａの組が、２つある。
　２つの組の一方（以下、第１組と称することがある。）では、第３偏光状態、第４偏光状態、第７偏光状態及び第８偏光状態は、点ＰＣ１で表される第１同一偏光状態（以下、第３同一偏光状態とも称することがある。）である。
　２つの組の他方（以下、第２組と称することがある。）では、第３偏光状態、第４偏光状態、第７偏光状態及び第８偏光状態は、点ＰＣ２で表される第２同一偏光状態（以下、第４同一偏光状態とも称することがある。）である。
　点ＰＣ１及びＰＣ２でそれぞれ表される第１同一偏光状態及び第２同一偏光状態のうち、第１同一偏光状態である場合、偏波保持ファイバー５１ａから出力されるスクイーズド光ＳＬ１及び制御光ＣＬ１の偏光状態（以下、第１出力側偏光状態と称することがある。）が、偏波保持ファイバー５１ａの複屈折性により生じる、偏波保持ファイバー５１ａが偏光を保持する能力を発揮できる偏光状態（以下、第１偏光保持偏光状態と称することがある。）に最も近い。
　具体的には、偏波保持ファイバー５１ａにおいて、スクイーズド光ＳＬ１及び制御光ＣＬ１が第１偏波保持軸方向または第２偏波保持軸方向に偏光した直線偏光で伝送される場合、スクイーズド光ＳＬ１及び制御光ＣＬ１の偏光状態は保持される。したがって、第１同一偏光状態である場合、第１出力側偏光状態は、第１偏波保持軸方向又は第２偏波保持軸方向に偏光した直線偏光状態に最も近い。
　そして、第２同一偏光状態である場合、第１出力側偏光状態が、第１偏光保持偏光状態に２番目に近い。
　詳細には、第１組の力学的作用３１ａａが偏波保持ファイバー５１ａに与えられた場合における第１出力側偏光状態及び第１偏光保持偏光状態の偏光の不一致度は、第２組の力学的作用３１ａａが偏波保持ファイバー５１ａに与えられた場合における第１出力側偏光状態及び第１偏光保持偏光状態の偏光の不一致度より小さい。
　また、第３同一偏光状態及び第４同一偏光状態のうち、第３同一偏光状態である場合、偏波保持ファイバー５１ｂから出力されるスクイーズド光ＳＬ２及び制御光ＣＬ２の偏光状態（以下、第２出力側偏光状態と称することがある。）が、偏波保持ファイバー５１ｂの複屈折性により生じる、偏波保持ファイバー５１ｂが偏光を保持する能力を発揮できる偏光状態（以下、第２偏光保持偏光状態と称することがある。）に最も近い。
　具体的には、偏波保持ファイバー５１ｂにおいて、スクイーズド光ＳＬ２及び制御光ＣＬ２が第１偏波保持軸方向または第２偏波保持軸方向に偏光した直線偏光で伝送される場合、スクイーズド光ＳＬ２及び制御光ＣＬ２の偏光状態は保持される。したがって、第３同一偏光状態である場合、第２出力側偏光状態は、第１偏波保持軸方向又は第２偏波保持軸方向に偏光した直線偏光状態に最も近い。
　そして、第４同一偏光状態である場合、第２出力側偏光状態が、第２偏光保持偏光状態に２番目に近い。
　詳細には、第１組の力学的作用３１ｂａが偏波保持ファイバー５１ｂに与えられた場合における第２出力側偏光状態及び第２偏光保持偏光状態の偏光の不一致度は、第２組の力学的作用３１ｂａが偏波保持ファイバー５１ｂに与えられた場合における第２出力側偏光状態及び第２偏光保持偏光状態の偏光の不一致度より小さい。
　大型ＦＳＴ３１ａは、点Ｐ１によって表される第１偏光状態及び第５偏光状態を、軌跡Ｔ１において、点ＰＣ２より点ＰＣ１に近い点Ｐ３で表される第３偏光状態及び第７偏光状態にそれぞれ変更する。また、大型ＦＳＴ３１ｂは、点Ｐ２によって表される第２偏光状態及び第６偏光状態を、軌跡Ｔ２において、点ＰＣ２より点ＰＣ１に近い点Ｐ４で表される第４偏光状態及び第８偏光状態にそれぞれ変更する。
　本実施形態では、偏光状態の変更は、偏光制御システム１１１による偏光制御処理によって行われる。偏光制御処理の詳細については、後述する。
　（光学長の変更）
　図９は、小型ＦＳＴ４１の構成を示す斜視図である。図１及び図９に示すように、小型ＦＳＴ４１は、偏波保持ファイバー５１ａの一部（以下、被作用部５１４ａと称することがある。）に力学的作用４１ａａ（第３作用）を与える。
　力学的作用４１ａａは、例えば、スクイーズド光ＳＬ１及び制御光ＣＬ１の伝送方向に沿った被作用部５１４ａの伸長及び復元である。被作用部５１４ａは、被作用部５１３ａ（図８参照）が被作用部５１４ａとＢＳ２１との間に位置するように設けられる（図１参照）。
　本実施形態では、小型ＦＳＴ４１は、ピエゾ素子４１１と、接続部材４１５及び４１６と、を含む。ピエゾ素子４１１は、長手方向に長い略直方体形状を有する。ピエゾ素子４１１の長手方向の一端４１１ａ及び他端４１１ｂには、接続部材４１５及び４１６がそれぞれ取り付けられる。
　接続部材４１５及び４１６は、例えば、略直方体形状を有する金属部材であり、それぞれ固定面４１５ａ及び固定面４１６ａを有する。
　偏波保持ファイバー５１ａでは、被作用部５１４ａの両側がそれぞれ被接着部５１５及び５１６となっている。被接着部５１５は、例えば、接着剤４１５ｂにより固定面４１５ａに接着される。被接着部５１６は、例えば、接着剤４１６ｂにより固定面４１６ａに接着される。このとき、被作用部５１４ａは、弛みのない状態となっている。
　ピエゾ素子４１１は、三角波生成器２０６から受ける電圧信号Ｖｔに応じて、長手方向に変形する。詳細には、電圧信号Ｖｔによって一端４１１ａと他端４１１ｂとの間の距離が大きくなるようにピエゾ素子４１１が変形すると、被作用部５１４ａは、変形前の状態と比べて、スクイーズド光ＳＬ１及び制御光ＣＬ１が伝送される方向すなわち延伸方向に沿って伸長される。
　一方、電圧信号Ｖｔによって一端４１１ａと他端４１１ｂとの間の距離が小さくなるようにピエゾ素子４１１が変形すると、被作用部５１４ａは、変形前の状態と比べて、延伸方向に沿って復元する。
　力学的作用４１ａａが偏波保持ファイバー５１ａに与えられる部分のサイズは、力学的作用３１ａａが偏波保持ファイバー５１ａに与えられる部分のサイズより小さい。具体的には、伸長及び復元が偏波保持ファイバー５１ａに与えられる部分、例えば被作用部５１４ａのサイズは、被作用部５１３ａ（図８参照）のサイズより小さい。より具体的には、被作用部５１４ａの延伸方向の長さは、被作用部５１３ａの延伸方向の長さより短い。
　このように、力学的作用４１ａａが与えられる被作用部５１４ａの部分のサイズが小さいことで、被作用部５１４ａを高速で伸縮することができるので、被作用部５１４ａの光学長を高速で変調することができる。これにより、高周波のノイズを打ち消すように光学長を変化させることができる。
　＜偏光制御処理＞
　図１０は、偏光制御システム１１１における偏光制御処理の手順の一例を示すフローチャートである。ランダムウォークのアルゴリズムを用いて、第３偏光状態及び第７偏光状態を表す点Ｐ３と、第４偏光状態及び第８偏光状態を表す点Ｐ４とをそれぞれ点ＰＣ１に近づけるか、又は点ＰＣ１に一致させる（図７参照）偏光制御処理について、図１及び図１０を参照しながら説明する。
　干渉装置１０１は、コンピュータ２０１を備え、コンピュータ２０１におけるＣＰＵ等の演算処理部は、以下に示すフローチャートの各ステップの一部または全部を含むプログラムを図示しないメモリから読み出して実行する。コンピュータ２０１のプログラムは、外部からインストールすることができる。コンピュータ２０１のプログラムは、記録媒体に格納された状態で流通する。
　まず、偏光制御システム１１１におけるコンピュータ２０１は、ビジビリティを取得し、取得したビジビリティを基準ビジビリティとして保持する（ステップＳ１０２）。なお、干渉光ＳＩＬ１が、明りょうな干渉縞を示さないことがあるが、干渉光ＣＩＬ１は、明りょうな干渉縞を示す。本実施形態では、コンピュータ２０１は、干渉光ＣＩＬ１に基づくビジビリティを取得する。
　詳細には、コンピュータ２０１は、例えば、三角波生成器２０６を制御し、三角波生成器２０６に三角波の電圧信号Ｖｔを小型ＦＳＴ４１及びオシロスコープ２０３へ出力させる。
　図１１は、干渉光ＣＩＬ１に基づく干渉波形ＩＦ１の一例を示すグラフである。なお、図１１において、横軸は電圧信号Ｖｔを示し、縦軸は光強度を示す。
　図１、図９及び図１１に示すように、電圧信号Ｖｔに応じて、偏波保持ファイバー５１ａの光学長は変化する。このため、ＢＳ２１において、量子光の光路位相差及び制御光の光路位相差が、電圧信号Ｖｔに応じて変化する。本実施形態では、明りょうな干渉縞を示す干渉光ＣＩＬ１及びＣＩＬ２の光強度が、電圧信号Ｖｔに応じて振動する。
　光検出器２０７は、例えば、干渉光ＣＩＬ１を受光し、干渉光ＣＩＬ１の強度を電圧信号Ｖｉに変換してオシロスコープ２０３へ出力する。なお、光検出器２０７は、干渉光ＣＩＬ２を受光し、干渉光ＣＩＬ２の強度を電圧信号Ｖｉに変換してオシロスコープ２０３へ出力する構成であってもよい。
　オシロスコープ２０３は、例えば、所定のサンプリング周波数で、三角波生成器２０６から受ける電圧信号Ｖｔと、光検出器２０７から受ける電圧信号Ｖｉとをサンプリングする。そして、オシロスコープ２０３は、電圧信号Ｖｔ及びＶｉの組のデータをサンプリング順に並べた干渉波形データを生成し、干渉波形データをコンピュータ２０１へ出力する。干渉波形データは、図１１に示す干渉波形ＩＦ１を示すデータである。
　コンピュータ２０１は、干渉波形データをオシロスコープ２０３から受けると、干渉波形データに基づいてビジビリティを算出する。ビジビリティは、（Ｉｍａｘ－Ｉｍｉｎ）／（Ｉｍａｘ＋Ｉｍｉｎ）で表される。ここで、Ｉｍａｘは、振動する干渉波形ＩＦ１のうちの最大値である。Ｉｍｉｎは、振動する干渉波形ＩＦ１のうちの最小値である。コンピュータ２０１は、算出したビジビリティを基準ビジビリティとして保持する。
　再び図１及び図１０を参照して、次に、コンピュータ２０１は、大型ＦＳＴ３１ａへの電圧信号Ｖａを昇圧する制御を行い、ビジビリティを取得する（ステップＳ１０４）。
　図１２は、電圧信号Ｖａ及びＶｂに対するビジビリティの変化を等高線上にマッピングしたグラフである。なお、図１２において、横軸は電圧信号Ｖａを示し、縦軸は電圧信号Ｖｂを示す。
　点Ｆｍａｘは、例えば、第３偏光状態、第４偏光状態、第７偏光状態及び第８偏光状態が第１同一偏光状態となり、ビジビリティが最大となる頂点である。線Ｆ１は、頂点のビジビリティより小さいビジビリティを示す等高線である。線Ｆ２は、線Ｆ１が表すビジビリティより小さいビジビリティを示す等高線である。線Ｆ３は、線Ｆ２が表すビジビリティより小さいビジビリティを示す等高線である。
　図１、図１０及び図１２に示すように、コンピュータ２０１は、ファンクションジェネレータ２０２を制御し、ピエゾアンプ２０４ａ及び２０４ｂがそれぞれ出力する電圧信号Ｖａ及びＶｂを変更する。
　詳細には、ファンクションジェネレータ２０２は、例えば、ピエゾアンプ２０４ａ及び２０４ｂへそれぞれ電圧信号Ｖｐａ及びＶｐｂを出力する。ピエゾアンプ２０４ａは、ファンクションジェネレータ２０２から受ける電圧信号Ｖｐａに応じた電圧信号Ｖａを生成し、電圧信号Ｖａを大型ＦＳＴ３１ａへ出力する。ピエゾアンプ２０４ｂは、ファンクションジェネレータ２０２から受ける電圧信号Ｖｐｂに応じた電圧信号Ｖｂを生成し、電圧信号Ｖｂを大型ＦＳＴ３１ｂへ出力する。
　この場合、コンピュータ２０１は、ファンクションジェネレータ２０２を制御し、ピエゾアンプ２０４ａが出力する電圧信号Ｖａを、Ｖａ０より大きいＶａ２に昇圧する（図１２参照）。
　オシロスコープ２０３は、干渉波形データを生成し、干渉波形データをコンピュータ２０１へ出力する。コンピュータ２０１は、オシロスコープ２０３から干渉波形データを受けると、干渉波形データに基づいてビジビリティを算出し、算出したビジビリティを保持する。
　次に、コンピュータ２０１は、大型ＦＳＴ３１ａへの電圧信号ＶａをＶａ０より小さいＶａ１に降圧する制御を行い、ビジビリティを取得して保持する（ステップＳ１０６）。
　次に、コンピュータ２０１は、ビジビリティが大きくなる方向に電圧信号Ｖａを変更する（ステップＳ１０８）。
　詳細には、コンピュータ２０１は、電圧信号ＶａがＶａ２のときのビジビリティと、電圧信号ＶａがＶａ１のときのビジビリティとを比較し、例えば、電圧信号ＶａがＶａ２のときのビジビリティが、電圧信号ＶａがＶａ１のときのビジビリティより大きいと判断する。
　そして、コンピュータ２０１は、ファンクションジェネレータ２０２を制御し、ピエゾアンプ２０４ａが出力する電圧信号ＶａをＶａ２に変更する。
　次に、コンピュータ２０１は、大型ＦＳＴ３１ｂへの電圧信号Ｖｂを昇圧する制御を行い、ビジビリティを取得する（ステップＳ１１０）。
　この場合、コンピュータ２０１は、ファンクションジェネレータ２０２を制御し、ピエゾアンプ２０４ｂが出力する電圧信号Ｖｂを、Ｖｂ０より大きいＶｂ２に昇圧する（図１２参照）。
　オシロスコープ２０３は、干渉波形データを生成し、干渉波形データをコンピュータ２０１へ出力する。コンピュータ２０１は、オシロスコープ２０３から干渉波形データを受けると、干渉波形データに基づいてビジビリティを算出し、算出したビジビリティを保持する。
　次に、コンピュータ２０１は、大型ＦＳＴ３１ｂへの電圧信号ＶｂをＶｂ０より小さいＶｂ１に降圧する制御を行い、ビジビリティを取得して保持する（ステップＳ１１２）。
　次に、コンピュータ２０１は、ビジビリティが大きくなる方向に電圧信号Ｖｂを変更する（ステップＳ１１４）。
　詳細には、コンピュータ２０１は、電圧信号ＶｂがＶｂ２のときのビジビリティと、電圧信号ＶｂがＶｂ１のときのビジビリティとを比較し、例えば、電圧信号ＶｂがＶｂ２のときのビジビリティが、電圧信号ＶｂがＶａ１のときのビジビリティより大きいと判断する。
　そして、コンピュータ２０１は、ファンクションジェネレータ２０２を制御し、ピエゾアンプ２０４ｂが出力する電圧信号ＶｂをＶｂ２に変更する。
　次に、コンピュータ２０１は、ビジビリティを取得し、取得したビジビリティを比較対象ビジビリティとして保持する（ステップＳ１１６）。
　次に、コンピュータ２０１は、基準ビジビリティと比較対象ビジビリティとの差を算出し、差の大きさが所定値以内であるか否かについて判定する（ステップＳ１１８）。
　コンピュータ２０１は、差の大きさが所定値以内でない場合（ステップＳ１１８でＮＯ）、比較対象ビジビリティを新たな基準ビジビリティに設定する（ステップＳ１２０）。
　次に、コンピュータ２０１は、大型ＦＳＴ３１ａへの電圧信号ＶａをＶａ２より大きいＶａ３に昇圧する制御を行い、ビジビリティを取得して保持する（ステップＳ１０４）。
　一方、コンピュータ２０１は、差の大きさが所定値以内である場合（ステップＳ１１８でＹＥＳ）、基準ビジビリティを更新せずに、大型ＦＳＴ３１ａへの電圧信号ＶａをＶａ２より大きいＶａ３に昇圧する制御を行い、ビジビリティを取得して保持する（ステップＳ１０４）。
　図１３は、ビジビリティの時間変化の一例を示すグラフである。図１０、図１２及び図１３に示すように、基準ビジビリティと比較対象ビジビリティとの差が所定値以内になると（ステップＳ１１８でＹＥＳ）、ステップＳ１０４～Ｓ１１８までの処理が繰り返される。このとき、ビジビリティが最大の近傍で維持されるように電圧信号Ｖａ及びＶｂが調整される。
　本実施形態では、発明者らは、ビジビリティが略１００％の状態を２．８時間程度維持することを実現した（図１３参照）。なお、ビジビリティが略１００％の状態を、２．８時間より長い時間維持することも可能である。
　［第２実施形態］
　第２実施形態に係る干渉装置１０２について説明する。第２実施形態以降では第１実施形態と共通の事項についての記述を省略し、異なる点についてのみ説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については実施形態毎には逐次言及しない。
　図１４は、干渉装置１０２の構成の一例を示す図である。図１４に示すように、第２実施形態に係る干渉装置１０２は、大型ＦＳＴ３１ｂによる力学的作用３１ｂａが、偏波保持ファイバー５１ｂではなく偏波保持ファイバー５１ａに与えられる点を除き、第１実施形態に係る干渉装置１０１と同様の構成を有する。
　干渉装置１０２では、ＢＳ２１における入力ポート２１ｂに入力されるスクイーズド光ＳＬ２の偏光状態及び制御光ＣＬ２の偏光状態は、固定となる。
　一方、ＢＳ２１における入力ポート２１ａに入力されるスクイーズド光ＳＬ１の偏光状態及び制御光ＣＬ１の偏光状態を表すポアンカレ球上の点の軌跡は、径の可変な円形にすることができる。これにより、入力ポート２１ａに入力されるスクイーズド光ＳＬ１の偏光状態及び制御光ＣＬ１の偏光状態を、入力ポート２１ｂに入力されるスクイーズド光ＳＬ２の偏光状態及び制御光ＣＬ２の偏光状態に近づけるか、又は一致させることができる。
　以上、本開示による干渉装置、偏光制御方法及び偏光制御プログラムについて、各実施形態を参照して説明したが、本開示による干渉装置などの構成は、それらに限定されない。例えば、干渉装置１０１及び１０２は、小型ＦＳＴ４１が設けられる構成であっても、設けられない構成であってもよい。このような構成であっても、例えば、大型ＦＳＴ３１ａ又は３１ｂによって、量子光の光路位相差及び制御光の光路位相差を変化させることができる。
　また、干渉装置１０１及び１０２は、素子８１ａ、８１ｂ、８１ｃ及び８１ｄが設けられる構成であっても、設けられない構成であってもよい。このような構成であっても、ＢＳ２２の公差及びＢＳ２２が完全でないことによって、スクイーズド光ＳＬ１及び制御光ＣＬ１は、直線偏光状態を維持したまま偏波保持ファイバー５１ａを伝送されず、偏波保持ファイバー５１ａを伝搬した距離に応じて楕円偏光状態又は円偏光状態などに変化する。このため、大型ＦＳＴ３１ａが偏波保持ファイバー５１ａに与える力学的作用３１ａａに基づく複屈折によって、第１偏光状態及び第５偏光状態が第３偏光状態及び第７偏光状態にそれぞれ変更される。
　また、干渉装置１０１及び１０２で、大型ＦＳＴ３１ａ及び３１ｂが設けられる構成であっても、大型ＦＳＴ３１ａ及び３１ｂのいずれか一方だけが設けられる構成であってもよい。このような構成であっても、本発明の目的を達成することが可能である。
　また、干渉装置１０１及び１０２では、大型ＦＳＴ３１ａの代わりに、例えば、ペルチェ素子が偏波保持ファイバー５１ａに熱的作用を与える構成であってもよい。具体的には、例えば、ペルチェ素子などを偏波保持ファイバー５１ａに接触させ、偏波保持ファイバー５１ａを加熱又は吸熱することにより、偏波保持ファイバー５１ａの温度を上昇又は下降させる。これにより、偏波保持ファイバー５１ａの複屈折の大きさを変化させ、ひいてはスクイーズド光ＳＬ１の偏光状態及び制御光ＣＬ１の偏光状態を変更することができる。力学的作用３１ｂａ及び４１ａａも、力学的作用３１ａａと同様に、熱的作用であってもよい。
　また、干渉装置１０１及び１０２では、偏波保持ファイバー５１の代わりに、シングルモードファイバーが設けられる構成であってもよい。シングルモードファイバーに力学的作用３１ａａ、３１ｂａ又は４１ａａを与えることにより、当該シングルモードファイバーを伝送される光の偏光状態を変更することができる。この場合、シングルモードファイバーに与える力学的作用を変化させたとき、第３偏光状態を表すポアンカレ球上の点の軌跡は、例えば８の字になる。また、この場合、第３偏光状態と第４偏光状態とが同じになるとき、すなわち第７偏光状態と第８偏光状態とが同じになるときの力学的作用３１ａａ及び力学的作用３１ｂａの組が、３つ以上になることがある。
　また、干渉装置１０１及び１０２では、力学的作用４１ａａとして、偏波保持ファイバー５１に対して延伸方向に伸長及び復元を行っても、偏波保持ファイバー５１に対して延伸方向と交わる方向に圧縮及び復元を行ってもよい。これにより、偏波保持ファイバー５１ａの複屈折の大きさを変化させ、ひいてはスクイーズド光ＳＬ１の偏光状態及び制御光ＣＬ１の偏光状態を変更することができる。力学的作用３１ｂａ及び４１ａａも、力学的作用３１ａａと同様に、偏波保持ファイバー５１に対して延伸方向と交わる方向に圧縮及び復元を行ってもよい。
　また、干渉装置１０１及び１０２は、偏波保持ファイバー５１によって光学系が形成される構成であってもよいし、例えば、チップ上に形成された導波路の回路によって光学系が形成される構成であってもよい。チップ上に形成された導波路を伸長又は圧縮することにより、当該導波路から出力されるスクイーズド光の偏光状態及び制御光の偏光状態を変更することが可能となる。
　また、干渉装置１０１及び１０２は、偏光制御システム１１１によって自動で偏光状態が変更される構成であってもよいし、例えば、偏波保持ファイバー５１に張力を与える機構などによって手動で偏光状態が変更される構成であってもよい。
　また、干渉装置１０１及び１０２では、スクイーズド光が伝送されてもよいし、単一光子状態が次々と来る光、または弱いコヒーレント光などの量子光が伝送されてもよい。
　また、干渉装置１０１及び１０２では、スクイーズド光及び制御光が伝送されてもよいし、スクイーズド光、単一光子状態が次々と来る光、または弱いコヒーレント光などの量子光が単独で伝送されてもよい。このような構成であっても、本発明の目的を達成することが可能である。
　また、干渉装置１０１及び１０２では、干渉光ＣＩＬ１のビジビリティに基づいて第３偏光状態及び第４偏光状態の偏光の不一致度を取得してもよいし、他の任意の方法によって、第３偏光状態及び第４偏光状態の偏光の不一致度を取得してもよい。
　また、干渉装置１０１及び１０２では、干渉光ＣＩＬ１の測定結果に基づいて大型ＦＳＴ３１ａが制御されてもよいし、干渉光ＳＩＬ１又はＳＩＬ２測定結果に基づいて大型ＦＳＴ３１ａが制御されてもよい。
　また、干渉装置１０１及び１０２では、干渉光ＣＩＬ１の測定結果に基づいて大型ＦＳＴ３１ｂが制御されてもよいし、干渉光ＳＩＬ１又はＳＩＬ２測定結果に基づいて大型ＦＳＴ３１ｂが制御されてもよい。
　また、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。第１実施形態で説明したフローチャートは、処理が矛盾しない限り任意に順序を入れ替えることが可能である。実施形態が備える各要素並びにその配置、材料、条件、形状及びサイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、異なる実施形態で示した構成同士を部分的に置換し又は組み合わせることが可能である。
１１…干渉計
２１、２２…ビームスプリッタ
３１ａ、３１ｂ…大型ファイバーストレッチャー
３１ａａ、３１ｂａ…力学的作用
４１…小型ファイバーストレッチャー
４１ａａ…力学的作用
５１…偏波保持ファイバー
５１３ａ、５１３ｂ、５１４ａ…被作用部
８１ａ、８１ｂ、８１ｃ、８１ｄ…素子
１０１、１０２…干渉装置
１１１…偏光制御システム
１５１…コア
１５２ａ、１５２ｂ…応力付与材
１５３…クラッド
２０１…コンピュータ
２０２…ファンクションジェネレータ
２０３…オシロスコープ
２０４ａ、２０４ｂ…ピエゾアンプ
２０６…三角波生成器
２０７…光検出器
ＳＬ１、ＳＬ２、ＳＬ３…スクイーズド光
ＣＬ１、ＣＬ２、ＣＬ３…制御光
ＳＩＬ１、ＳＩＬ２、ＣＩＬ１、ＣＩＬ２…干渉光

Claims (15)

  1. 　第１量子光を伝送し、かつ、前記第１量子光を出力する第１導波路と、
    　第２量子光を伝送し、かつ、前記第２量子光を出力する第２導波路と、
    　前記第１導波路から出力された第１偏光状態の前記第１量子光と、前記第２導波路から出力された第２偏光状態の前記第２量子光とから第１干渉光及び第２干渉光を生成する第１ビームスプリッタと、
    　前記第１導波路に第１作用を与え、前記第１作用に基づく複屈折によって前記第１偏光状態を第３偏光状態に変更する第１偏光状態変更部と、を備え、
    　前記量子光は、光損失によって情報の品質が劣化する光である、
    　干渉装置。
  2. 　前記干渉装置は、
    　前記第２導波路に第２作用を与え、前記第２作用に基づく複屈折によって前記第２偏光状態を第４偏光状態に変更する第２偏光状態変更部をさらに備える、
    　請求項１に記載の干渉装置。
  3. 　前記干渉装置は、
    　前記第１導波路又は前記第２導波路に第３作用を与える作用部をさらに備え、
    　前記第３作用が前記第１導波路又は前記第２導波路に与えられる部分のサイズは、前記第１作用が前記第１導波路に与えられる部分のサイズより小さい、
    　請求項１又は請求項２に記載の干渉装置。
  4. 　前記干渉装置は、
    　第３量子光が入力され、前記第３量子光を、前記第１導波路に入力される前記第１量子光と、前記第２導波路に入力される前記第２量子光とに分離する第２ビームスプリッタをさらに備える、
    　請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の干渉装置。
  5. 　前記第１導波路又は前記第２導波路に与えられる作用は、力学的作用又は熱的作用である、
    　請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の干渉装置。
  6. 　前記第１導波路は、屈折率が互いに異なる２つの主軸を有し、
    　前記第１量子光は、前記２つの主軸のいずれにも成分を有する偏光状態で前記第１導波路に入力される、
    　請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の干渉装置。
  7. 　前記第３偏光状態と前記第４偏光状態とが同じになるときの前記第１作用及び前記第２作用の組が、１つ以上ある、
    　請求項２に記載の干渉装置。
  8. 　前記組が２つ以上あるときは、前記組ごとに、前記第３偏光状態及び前記第４偏光状態は、同一偏光状態であり、
    　前記２つ以上の前記同一偏光状態のうちの第１同一偏光状態である場合、前記第１導波路から出力される前記第１量子光の偏光状態が、前記第１導波路の複屈折性により生じる第１偏光保持偏光状態に最も近く、
    　前記２つ以上の前記同一偏光状態のうちの第２同一偏光状態である場合、前記第１導波路から出力される前記第１量子光の偏光状態が、前記第１偏光保持偏光状態に２番目に近く、
    　前記第１偏光状態変更部は、前記第１偏光状態を、前記第２同一偏光状態よりも前記第１同一偏光状態に近い前記第３偏光状態に変更する、
    　請求項７に記載の干渉装置。
  9. 　前記干渉装置は、
    　前記第１干渉光を測定する測定部と、
    　前記第１干渉光の測定結果に基づいて前記第１偏光状態変更部を制御する制御部と、をさらに備える、
    　請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の干渉装置。
  10. 　前記第１導波路は、第１制御光を伝送し、かつ、前記第１制御光を出力し、
    　前記第２導波路は、第２制御光を伝送し、かつ、前記第２制御光を出力し、
    　前記第１導波路から出力された前記第１制御光の第５偏光状態は前記第１偏光状態と略同じであり、
    　前記第２導波路から出力された前記第２制御光の第６偏光状態は前記第２偏光状態と略同じであり、
    　前記第１制御光の位相と前記第２制御光の位相との差は、前記第１量子光の位相と前記第２量子光の位相との差と略同じであり、
    　前記第１ビームスプリッタは、前記第１導波路から出力された前記第１制御光と、前記第２導波路から出力された前記第２制御光とから第３干渉光及び第４干渉光を生成し、
    　前記第１偏光状態変更部は、前記第１作用に基づく前記複屈折によって前記第５偏光状態を第７偏光状態に変更する、
    　請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の干渉装置。
  11. 　前記干渉装置は、
    　前記第３干渉光を測定する測定部と、
    　前記第３干渉光の測定結果に基づいて前記第１偏光状態変更部を制御する制御部と、をさらに備える、
    　請求項１０に記載の干渉装置。
  12. 　請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の干渉装置を用いる偏光制御方法であって、
    　前記第１作用を増加させ、前記第１干渉光を測定するステップと、
    　前記第１作用を減少させ、前記第１干渉光を測定するステップと、
    　前記第１作用を増加させたときの前記第１干渉光の測定結果と、前記第１作用を減少させたときの前記第１干渉光の測定結果と、に基づいて前記第１作用を変更するステップと、を含む、偏光制御方法。
  13. 　請求項１０又は請求項１１に記載の干渉装置を用いる偏光制御方法であって、
    　前記第１作用を増加させ、前記第３干渉光を測定するステップと、
    　前記第１作用を減少させ、前記第３干渉光を測定するステップと、
    　前記第１作用を増加させたときの前記第３干渉光の測定結果と、前記第１作用を減少させたときの前記第３干渉光の測定結果と、に基づいて前記第１作用を変更するステップと、を含む、偏光制御方法。
  14. 　請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の干渉装置において用いられる偏光制御プログラムであって、
    　コンピュータを、
    　前記第１干渉光の測定結果に基づいて前記第１偏光状態変更部を制御する制御部、
    　として機能させるための、偏光制御プログラム。
  15. 　請求項１０又は請求項１１に記載の干渉装置において用いられる偏光制御プログラムであって、
    　コンピュータを、
    　前記第３干渉光の測定結果に基づいて前記第１偏光状態変更部を制御する制御部、
    　として機能させるための、偏光制御プログラム。
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