科学者たちは、量子通信ネットワークが情報の送信方法に革命をもたらす可能性がある未来に向けて着実に前進しています。ベルリン・フンボルト大学の研究者らによる最近の画期的な成果は、超高速レーザーパルスがダイヤモンドベースの量子インターネットの開発をどのように大幅に強化できるかを示しています。
彼らは、ダイヤモンドベースの量子システムで単一光子を生成する新しい方法を紹介しました。この進歩により、量子技術は実用化に近づく重要な一歩となります。
ダイヤモンド結晶に焦点を当てた研究
この研究は、原子構造に特定の欠陥、いわゆるスズ空孔中心（SnV 中心）、カラーセンターとも呼ばれる欠陥を含むダイヤモンド結晶に焦点を当てています。
超高速パルスにより、研究者は量子状態を制御できる
「超高速パルスを使用すると、まったく新しい時間スケールで量子状態を制御できます。これにより、ダイヤモンドでのより高速で複雑な量子操作への扉が開かれます」と、物理学科の博士課程の学生であり、この研究の筆頭著者2人のうちの1人であるCem Güney Torun氏は述べています。ムスタファ・ギョクチェ氏は筆頭著者でもあり、物理学科の元研究助手でもあります。
「私たちの方法により、放出される単一光子をクリーンで使用可能な状態に保ちながら、システムを効率的に励起することができます。これは、量子通信用の実用的なネットワークを構築するための重要な要件です」とギョクチェ氏は述べています。
もう 1 つの重要な発見は、SUPER 法では系の内部量子スピン状態が保存されることです。リリースによると、この特性は、将来の量子通信ネットワークのもう1つの基礎である、離れたノード間の量子もつれを生成するために重要です。
情報をバイナリ形式で送信する古典的な通信システムとは異なり、量子通信では量子ビット、つまり量子ビットが使用されます。これらの量子ビットは複数の状態で同時に存在できるため、より高速な処理と非常に安全なデータ転送が可能になります。このようなシステムの重要なコンポーネントは、単一光子が量子情報のキャリアとして機能するため、単一光子を確実に生成する能力です。
しかし、これらの光子を制御された効率的な方法で生成することは、科学者にとって永続的な課題でした。
この研究のために、量子研究者らはさまざまな実験アプローチ、つまり埋め込まれたスズ空孔中心を備えたダイヤモンドナノ構造の作製、超高速光学技術、理論モデリングを組み合わせた。この組み合わせにより、チームは SUPER がソリッドステート量子技術に強力な新しいツールを提供することを実証することができました。この結果により、ダイヤモンドベースの量子中継器と分散量子コンピュータが実用化に一歩近づきました。
#新たなブレークスルーによりダイヤモンドベースの量子インターネットが現実に近づく