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光子テレポーテーションを初めて実現

の研究グループ シュトゥットガルト大学 は、近年の量子物理学における最も印象的な発展の 1 つである、同じ源から生じていない光子間の量子情報の世界初のテレポーテーションを発表しました。この成果は、2 つの別々の量子ドットを使用した複雑な実験の成果であり、機能的量子のビジョンをもたらします。 インターネット 現実に近づく大きな一歩です。 従来の通信の世界では、データ転送は光ファイバーを通過する信号の増幅に基づいています。これらの増幅器は、単純な情報を運ぶ光に対しては完璧に機能しますが、量子データについて話す場合、状況はさらにデリケートになります。ほんのわずかな間違いによって、情報の「心臓部」である量子状態が破壊される可能性があります。そして、まさにここで量子ドットが活躍します。 これらは、ほぼ絶対的に均一な光子を生成できる特別に作られた半導体です。これは決して簡単なことではありません。2 つの光子は同じエネルギーを持っているだけでなく、測定可能な特性において実質的に互いに区別できなければなりません。この「完全な類似性」は、量子テレポーテーション、つまりある光子から別の光子への量子状態の転移を実現するための前提条件です。 主任物理学者 ピーター・ミヒラー 説明する 2つの異なる量子ドットから発生する光子間で量子情報を伝達することが初めて可能となったが、これまではほぼ不可能と思われていたことである。この革新性は、光子が個別に生成されたという事実だけでなく、ブロードバンド インターネット ネットワークですでに見られるような完全に従来型の光ファイバー コアを使用して実験が実行されたという事実にもあります。 実験は 2 つのステーションが存在するセットアップに基づいて行われました。 QD1 そして QD2、テレポーテーションに関与する光子を生成しました。プロセスの重要なステップは測定でした ベル、物理学者が 2 つの粒子を接触させることなく、その量子状態を「同期」させる技術です。実際、崩壊して別の場所に再び現れるものは何もありません。転送されるのは量子状態に関する情報であり、光子自体ではありません。 この種のテレポーテーションは、量子通信ネットワークの設計の基礎です。私たちが今日使用している古典的な増幅とは異なり、量子中継器は量子情報を妨害することなく中継できなければなりません。これを数キロメートルの距離にわたって行うには、各中継局は量子ドットと同じくらい安定かつ均質な光子源に依存する必要があります。 この研究で最も心強いのは、システムが長さ約 10 メートルの一般的なファイバーで動作したことです。この距離は実際のネットワークのニーズに比べて小さいですが、まったく新しいネットワークを必要とするのではなく、既存のインフラストラクチャを活用できることを示唆しています。これにより、コストが削減され、開発が簡素化され、将来の量子インターネットのスケジュールが加速されます。 テレポーテーションは成功しましたが、プロセスはまだ理想的ではありません。成功率は 70% をわずかに超える程度で、さまざまな光子源を使った実験としては素晴らしい結果ですが、商業用途には十分ではありません。シュトゥットガルト大学のチームはすでにその最適化に取り組んでいます テクノロジー、この率を高めて動作距離を延長しようとしています。 研究チームは、広いネットワーク内で数百、数千の量子ドットを接続する方法から、量子結合を壊す可能性のある小さな干渉を排除する方法まで、まだ多くの課題があることを認めています。それにもかかわらず、この結果は、量子ドット技術が現在、実用化の敷居に達する成熟レベルに達していることを明らかに示しています。 量子インターネットは、電気通信における次の大きな革命と考えられています。これにより、事実上解読不可能な暗号化、即時のデータセンター通信、そして今日の限界を超える新しいコンピューティング方法が可能になります。そのうちのどれだけが既存のインフラに基づくものになるかはまだ不明ですが、実験の各段階で全体像が明確になってきます。 #光子テレポーテーションを初めて実現