横浜国立大学の小坂英男教授らは、量子テレポーテーションの原理を用い、量子メモリに光子の量子状態を転写することに成功した。大規模な量子インターネットの構築に必要な量子中継器などへの応用が期待される。鶴本和也大学院生らは2019年6月、量子テレポーテーションの原理を用い、量子メモリに光子の量子状態を転写することに成功したと発表した。量子インターネットを構築するために必要となる量子中継器などへの応用が期待される。通信/ネットワークシステムをサイバー攻撃などから守るため、絶対安全な通信を可能にする「量子暗号通信」の研究が進められている。ところが、100km以上の大規模ネットワークで量子暗号通信を行うには、量子的なインタフェースを備えた量子中継器が必要だという。この量子中継器には、光子の量子状態を量子メモリに転写する技術や、問題なく転写できたことを知らせるための伝令機能が不可欠となる。小坂氏らの研究グループは今回、量子テレポーテーションの原理を用いて、これらを実現する手法を考案、実証実験を行った。成功した要因として研究グループは、「ゼロ磁場かつ5Kという低温環境で、光子が伝送した量子状態を量子メモリへ安全に転写したことと、量子メモリに炭素を採用したこと」を挙げた。考案した手法は3ステップからなる。炭素と電子をもつれ状態に準備する「もつれ生成」、光子と電子がもつれ状態かどうかを測定する「もつれ測定」、この測定結果が、「もつれ状態」であった場合のみ、光子から炭素への転写が成功したと判断する、というステップだ。出典:横浜国立大学他この手法の大きな特長は、電子と光子のもつれだけを測定しているため、光子の量子状態を破壊せずに炭素へ転写できることだ。もつれ測定の結果が外部に漏れても、転写後の炭素の量子状態は特定できない。もつれ測定は、窒素空孔中心(NV中心)に内在する光子に対応した電子軌道と電子スピンのもつれ準位を活用し、そこに吸収されるか否かで判断している。このため、転写が成功したことを知らせる伝令信号を受け取ることが可能だという。メモリに従来の窒素ではなく炭素を活用した点も、大きな成果だと強調する。炭素はNV中心にとってノイズ源となる可能性もあるが、集積性の点で炭素が優れているという。そこで研究グループは、不要となる窒素を偏極させて電子にとっての微小磁石とした。炭素はゼロ磁場のまま、電子だけに磁場を印加し、マイクロ波で操作しやすくする工夫をおこなった。この結果、電子を介して炭素を操作し、転写後は炭素の量子状態を安定に維持することが可能となった。研究グループは今後、技術の精度を高め、量子暗号通信や量子中継などへの応用に取り組む。小坂英男教授が率いる研究グループは2018年8月13日、室温の完全無磁場環境において操作エラーや環境ノイズに耐性を持ち、多量子操作ができる万能な量子ゲート操作に成功したと発表した。2023年までに量子コンピュータの実用化を目指すNECNECは、2023年までに、1ミリ秒と長いコヒーレント時間を持つアニーリング型量子コンピュータ(量子アニーリングマシン)を本格的に実用化すべく、開発を進めている。理化学研究所(理研)とルール大学ボーフム校らの国際共同研究グループは、電子スピン量子ビットの量子非破壊測定に成功した。(産総研)らの共同研究グループは2019年1月、シリコン量子ビットを最高温度10K(約−263°C)で動作させることに成功した。東北大学と電気通信大学の研究グループは、周波数(色)の「量子もつれ」を有する光子を直接発生させる技術を開発した。システムの実現に重要な役割を果たすとみられる。東大ら、量子計算に応用可能な電子状態を作り出す東京大学らの研究グループは、高い品質の酸化物半導体に強い磁場を加えることで、量子計算への応用が可能な電子状態を作り出すことに成功した。LLC.ITmediaはアイティメディア株式会社の登録商標です。