高度な量子ネットワークは量子インターネットのプロトタイプになる可能性がある

これまでに構築された最も複雑な量子ネットワークの 1 つでは、量子物理学のおかげで 18 人が安全に通信できるようになります。この研究に携わった研究者らは、これが世界規模の量子インターネットを構築するための実用的な道を提供すると主張しているが、懐疑的な研究者もいる。

長年の約束 インターネットと同じくらい 許可するだろう 量子コンピュータ リンクされたフォトンと呼ばれる光の粒子を交換することによって、離れた場所で通信すること 量子もつれ。また、次のようなネットワークも可能になります。 量子センサー リンクされるか、ハッキング不可能な通信を送受信する古典的なコンピューターです。しかし、量子の世界を相互に接続することは、ケーブルを敷設するほど簡単ではありません。ネットワークの 1 つのノードが別のノードと確実に絡み合うことができるようにすることが困難だからです。

今、 チェン・シェンフェン 中国の上海交通大学の博士らは、2 つの量子ネットワークをリンクする方法を示しました。まず、彼らはそれぞれ 10 個のノードを備えた 2 つのネットワークを構築しました。これらはすべて量子もつれを共有し、事実上、量子インターネットの 2 つの小さなバージョンです。次に、各ネットワークから 1 つのノードを犠牲にして、その 2 つを 1 つのより大きな完全に絡み合ったネットワークに融合し、残りの 18 ノードのすべてのペアが通信できるようにしました。

18 台の古典的なコンピューターをネットワーク化するのは、非常に安価なコンポーネントのみを必要とする単純な作業ですが、量子の世界では、複数のユーザー間で個々の光子を非常に正確なタイミングで共有する必要があるため、最先端のテクノロジーと専門知識が必要です。デバイスのペア間の通信ですら複雑ですが、18 人のユーザー間の任意のペアが通信できるようにすることは前例がありません。

「私たちのアプローチは、異なるネットワーク間での量子通信に重要な機能を提供し、すべてのユーザー間の通信を可能にする大規模な量子インターネットの構築に有利です」と研究者らは論文で述べているが、コメント要請には応じなかった。

研究者らが説明するように、このネットワーク融合にはエンタングルメント スワッピングと呼ばれるプロセスが必要です。光子は、 ベル測定。絡み合った 2 組の光子のそれぞれから 1 つの光子の状態を同時に測定すると、チェーン内の最も離れた 2 つの光子が効果的にリンクされますが、それらの状態を直接確認しようとすると測定された光子が使い果たされてしまいます。 脆弱な量子平衡を破壊する。

「もつれの交換が示されたのはこれが初めてではありません」と彼は言います シッダース・ジョシ 英国ブリストル大学にて。 「彼らがやったのは、ネットワーク間の交換をもう少し便利な方法で行えるスキームを作成したということです。」

ジョシ氏は、量子通信の研究は現在、2 台のデバイス間で情報を送信することに分かれていると述べています。 ますます遠くなる距離、時には衛星上にあるものも使用し、短距離で多数のデバイスを確実にネットワーク接続するためのプロトコルと方法を作成しようとします。この研究は後者に分類されます。 「これらは両方とも非常に重要です」と彼は言います。

しかし ロバート・ヤング 英国のランカスター大学の教授は、この結果はスキルと膨大なリソースを必要とした驚異的な技術的成果ではあるものの、コストと複雑性を考慮すると、将来の大規模な量子ネットワークのプロトタイプとして機能する可能性は低いと考えていると述べています。

「これは実用には程遠いし、現実世界で実装できるものからも程遠いです」とヤング氏は言う。 「この論文の主張は、これが量子ネットワークの融合の未来であるということですが、それを達成するには解決すべき課題があまりにも多く、イライラさせられます。」

問題の 1 つは、長距離にわたって情報を送信するために、いわゆる量子中継器が必要なことです。距離が伸びるにつれて光ファイバーケーブル内で光子が失われることが多くなり、測定によって光子の状態が破壊されるため、量子情報を読み取ったり再送信したりすることができないため、その経路に沿って信号を増強することができません。量子中継器が機能すれば、より長距離に信号を送信できるようになりますが、これらのデバイスを構築するのは難しいことが判明しています。

「実際に量子ネットワークを構築するには、何らかの形の量子中継器が本当に必要になることがわかっています」とヤング氏は言いますが、このネットワークのデモンストレーションでは取り上げられていません。