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2025-04-02 01:19:00
量子技術の開発を加速できる画期的な進歩の中で、USC Viterbi Ming Hsieh部門の電気およびコンピューター工学部と高度なコンピューティングの学校の研究者は、量子コンピューティング、コミュニケーション、および感覚の心臓で神秘的であるが強力な現象である量子エンタングルメントを分離および保存できる最初の光学フィルターを実証しました。 Scienceに掲載されたこの作品は、量子フォトニック回路に統合できるコンパクトで高性能のエンタングルメントシステムへの扉を開き、より信頼性の高い量子コンピューティングアーキテクチャと通信ネットワークを可能にします。
「抗parity-time対称性によるフォトニック量子エンタングルメントの選択的ろ過」という研究は、メルセデー・カジャビカン教授とデメトリ・クリストドウリド教授が率い、第一著者であり、USCの大学院生であるマフムード・A・セリムと共に主導されました。
しかし、エンタングルメントは壊れやすいです。わずかな量のノイズやエラーでさえ、これらの繊細な量子リンクを破壊する可能性があり、実際のシステムでの絡み合いを活用することが困難になります。
これを克服するために、USC主導のチームは、彫刻家が純粋で絡み合った状態を明らかにするために不要なすべてを削り取るように機能するレーザー作成されたガラス光チャネルの配置です。入ってくる光がどれほど劣化または混合されているかに関係なく、デバイスは不要なコンポーネントを取り除き、必須の量子相関のみを残します。
「このフィルターは、エンタングルメントを保持するだけでなく、騒々しい混合量子状態から蒸留します」とセリムは言いました。 「それは、他のすべてを排出しながら、量子コアをそのまま残します。」
この対称性を光学導波路の特別に設計されたネットワークに埋め込むことにより、チームは自然にノイズを除去し、システムを安定した絡み合った状態に導く構造を作成しました。
「この研究は、非ヘルミティアの物理学とオープン量子システム（数学的な好奇心と見なされている）が量子体制で強力なツールを提供できることを示しています」と、USCの電気工学および物理学の教授であるMercedeh Khajavikhanは述べています。 「当社のフィルターはスケーラブルで、チップ互換性があり、エキゾチックな材料やアクティブコンポーネントは必要ありません。」
フィルターは、USCのラボで生成された単一光子と絡み合った光子のペアを使用して実験的にテストされました。 APT対称性エンタングルメントフィルターを通過した後、出力状態は量子断層撮影技術を使用して再構築され、99％を超える忠実度で目的の絡み合った状態を回復するフィルターの能力が確認されました。
大学院生のHediyeh M. Dinaniも関与したUSCチームに加えて、国際的なコラボレーションには、Max Ehrhardt、Matthias Heinrich、およびRostock大学（ドイツ）のAlexander Szameitが含まれます。中央フロリダ大学のYuqiang Ding、Armando Perez-Leija、およびQi Zhong。ペンシルベニア州とセントルイス大学のチャヒンK.Özdemir。
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#最初の量子フィルター分離は状態を正確に絡み合っています