彼らはボストンでこれまで最長となる35kmのネットワークをテストしている

しかし、これらの不便さは過去のものになるかもしれません。 量子インターネット、前例のない速度とハッカー耐性のあるセキュリティが実現します。 今のところ、特に金融通信において、安全性を高めるためにいくつかのシステムに小さな対策が講じられ始めています。 しかし、ネットワークを遠くまで拡張することは科学者にとっての課題です。

現在、同大学物理学科のジョシュア・アンド・ベス・フリードマン教授ミハイル・ルーキン率いるチームは、ハーバード大学教授のマルコ・ロンチャル教授とホンクン・パーク教授（全員ハーバード量子イニシアチブのメンバー）と協力して、次のマイルストーンを実行したところである。彼らは、ケンブリッジ、サマービル、ウォータータウン、ボストンの都市を越えて、35 キロメートル離れた量子インターネットを介してメッセージを送信することができました。 この結果は、都市環境におけるアンコイルケーブル量子ネットワークの記録（これまでは最大22キロメートルまでしか到達できなかった）を破るもので、このほどジャーナルに掲載された。自然‘。

量子ビットの重要性

量子技術は、量子物理学を支配する基本原理に基づいています。量子物理学では、2 つの粒子が同時に 2 つの場所に存在したり、これらの原子のペアが何千回も接続されたりするなど、奇妙なことが起こる原子レベルの世界です。 数キロメートルの距離。 これらと同じ理由で、量子コンピューティングでは、ビットが 1 または 0 である古典的なコンピューティングとは異なり、量子ビット (量子ビット) は同時に 1 と 0 になる可能性があります。 それは、同時に 2 つの異なる場所に存在できることに加えて、量子物理学の分野で「重ね合わせ」と呼ばれる現象で、同時に 2 つの反対方向に移動することもできるからです。

これらすべてにより、情報伝達の速度が飛躍的に向上します。 さらに、量子ビットの固有の特性により、送信者にバレずに情報をハッキングすることは不可能です。 これは、量子ビットの「もつれ」能力によるもので、量子ビットの状態が変化すると、そのパートナーの状態も変化することを意味します。 そして、シュレーディンガーの猫、つまり箱の中で生きていても死んでいて、その運命は、私たちが量子ビットを「悩ませる」とき、つまり箱の中でどちらかの選択肢を選ぶことになるのと同じように（そして、これらは非常に敏感です） 、これらは修復不可能に変化するため、他の量子ビット（エミッターの量子ビット）は、干渉の試みがあったことを認識します。

問題は、この種のネットワークは非常に機密性が高いため (猫を「困らせる」のは非常に簡単です)、ネットワークを「飼いならす」ことがまだ保留中の問題であるということです。 しかし、この研究のように小さな一歩は踏み出されており、著者らが都市環境のアンコイル量子ケーブル量子ネットワークで距離を 22 キロメートルから 35 キロメートルに延長することに成功したことが示されています。

この場合、量子情報を保存、処理、移動できる 2 つのノードからなるシステムに直面します。 実際、それらはそれぞれ非常に小さな量子コンピューターであり、「窒素空孔中心」と呼ばれる原子構造に欠陥のあるダイヤモンドのスライバーから作られています。 ダイヤモンド内では、人間の髪の毛の幅の 100 分の 1 未満のカット構造が、窒素の空いた中心と光の間の相互作用を強化します。

窒素空孔中心を単一光子の量子メモリデバイスとして利用することは、ハーバード大学のプログラムで長年研究されてきた。 この技術は、理論上の量子インターネットにおける主要な問題、つまり従来の方法では増やすことができない信号損失を解決します。 量子ネットワークでは、任意の量子情報をコピーすることが不可能なため、標準的な光ファイバー信号中継器を使用できません。そのため、情報の安全性は確保されますが、長距離の伝送は非常に困難になります。

窒素空孔中心ベースのネットワーク ノードは、信号損失を補正しながら量子ビットを捕捉、保存、もつれさせることができます。 ノードを絶対零度近くまで冷却した後、光は最初のノードを通って送られ、空のシリコン中心の原子構造の性質により、ノードと絡み合います。

「光はすでに最初のノードともつれているため、このもつれを 2 番目のノードに転送することができます」と、ルーキン研究室のケネス・C・グリフィン大学院芸術科学研究科の学生で筆頭著者のキャン・ナウト氏は説明した。 「私たちはこれを光子媒介のもつれと呼んでいます。」

「非常に予備的なステップ」

「まず、最初の小型コンピューターの量子ビットと送信光子との間に量子もつれが発生します。 光子が 2 番目のコンピューターの目的地に到達すると、光子と新しい量子ビットの間に量子もつれが生成されます。 その結果、3 つの部分すべてがもつれ、光子を測定すると 2 つの量子ビットがもつれ状態のままになります。 理論的には、生成されたこれらすべてのもつれは完璧であり、2 つの小型量子コンピューターが最大のもつれを持つ最終的な状況につながります」とマドリード自治大学理論物理学科のラモン・イ・カハル研究員カルロス・サビン氏は説明します。 SMC（UAM）。

「実際には、量子状態は非常にもろく、時間の経過、わずかな温度（この実験では量子ビットは絶対零度、-273℃に非常に近い）、またはファイバーの通過などの要因によって劣化します。 。 その結果、最終状態は、理論で予測された最大のもつれを伴う状態の 70% にしか似ていません」と SMC Sabín 氏は評価します。

同氏の意見では、これは潜在的な量子通信ネットワークに向けた「小さな、非常に予備的な一歩」であり、まったく新しい革命として約束されているものの、少なくとも現時点ではまだ構築途中である。