科学者たちは、50キロメートル以上の距離にある2つの量子メモリセルをリンクすることに成功しました。これは、以前の記録のほぼ40倍です。
この成果により、超高速で超安全な量子インターネットのアイデアがはるかに妥当なものになります。
量子結合は、量子エンタングルメント、またはアインシュタインが「離れた場所での不気味なアクション」と呼んだものに依存します。2つの粒子が密接にリンクされ、同じ場所になくても互いに依存している場合。
量子メモリは、古典的な計算メモリ(量子情報を保存して長期間保持する機能)と量子的に同等であり、量子コンピュータが本当に実用的で有用な段階に到達する場合は、そのメモリを機能させる必要があります。
中国科学技術大学のチームリーダーであるJian-WeiPan氏は、「この研究の主な意味は、量子メモリ間の[光]ファイバーの絡み合い距離を都市の規模まで拡大することです」と述べています。
フォトニック(光)粒子の絡み合いについては、過去に空きスペースや長距離の光ファイバで対処してきましたが、量子メモリを追加すると処理がはるかに難しくなります。 研究者たちは、これには別のタイプのアプローチをとる方が良いかもしれないと推測しています。つまり、原子がノードであり、光子がメッセージを送信する、連続するノードで原子と光子を絡ませます。
ノードの適切なネットワークを使用すると、フォトンのみを使用する純粋な量子エンタングルメントよりも優れた量子インターネットの基盤を提供できます。
この実験では、量子メモリの2つのブロックは、低エネルギー状態に冷却されたルビジウム原子でした。 それらが絡み合った光子に関連付けられると、それぞれがシステムの一部になります。
残念ながら、フォトンが遠くまで移動する必要があるほど、このシステムが中断されるリスクが高くなります。そのため、この新しいレコードは非常に印象的です。
重要なのは、共振器増幅と呼ばれる手法です。これは、絡み合い中のフォトニックカップリング損失を減らすために機能します。
簡単に言えば、量子メモリの原子を特別なリングに配置することにより、メモリを妨害および破壊する可能性のあるランダムノイズが低減されます。
共振器を増幅して得られた結合原子と光子がノードを形成します。 次に、光子は、電気通信ネットワーク(この場合は都市のサイズの電気通信ネットワーク)を介した送信に適した周波数に変換されます。
この実験では、原子のノードは同じ実験室にありましたが、光子は50kmを超える長さのケーブルに沿って移動する必要がありました。 実際に原子をさらに分離することには問題がありますが、概念の証拠があります。
「目覚ましい進歩にもかかわらず、現在、2つのノード間で到達する最大物理距離は1.3 kmであり、より長い距離の問題が残っています」と研究者は公開された記事で説明しています。
「私たちの実験は、等距離で物理的に分離されたノードに拡張できます。これにより、原子量子ネットワークの機能セグメントが形成され、多くのノードおよびはるかに長い距離での原子の絡み合いへの道が開かれます。」
それは物事が本当に面白くなるときです。 量子メモリは古典的な物理学のコンピュータメモリと同等かもしれませんが、量子バージョンははるかに多くのことを実行できるはずです—情報をより速く処理し、現在のコンピュータを超えた問題を解決します。
このデータの転送に関する限り、量子技術は、長距離で確実に作業できるという条件で、転送速度を上げ、物理法則を使用してデータ転送のセキュリティを確保することを約束します。
「リモート量子プロセッサを接続する量子インターネットは、分散量子コンピューティングなどの革新的なアプリケーションの範囲を可能にするはずです」と研究者は書いています。 「その実装は、離れた量子メモリ間の長距離通信に依存します。」
この研究は、ジャーナルNatureに掲載されました。
出典：写真：Gerd Altmann / Pinterest
