国際研究チームが、270メートルの屋外空間リンクを介して2つの独立した量子ドット間で単一光子の偏光状態をテレポートさせることに成功し、量子通信における重要な一歩を踏み出しました。ローマ・ラ・サピエンツァ大学で実施されたこの実験は、将来の量子ネットワークにおける量子リレーの可能性を実証するものであり、その成果は学術誌『Nature Communications』に掲載されました。
パーダーボルン大学、ローマ・ラ・サピエンツァ大学、およびその他の欧州の研究機関のチームが、独立した量子ドット間で量子情報の転送に成功しました。研究チームは、ローマ・ラ・サピエンツァ大学の2つの建物を結ぶ270メートルの自由空間光リンクを使用し、GPSによる同期、超高速単一光子検出器、および大気乱流に対する安定化技術を採用しました。テレポーテーションの忠実度は82 ± 1%に達し、古典的限界を10標準偏差以上上回りました。量子ドットはヨハネス・ケプラー大学リンツ校で設計され、共振器のナノ加工はヴュルツブルク大学で行われました。ハイブリッドフォトニクス量子デバイスグループを率いるパーダーボルン大学のクラウス・ヨーンス教授は、「この実験は、半導体量子ドットに基づく量子光源が、将来の量子通信ネットワークの重要な技術となり得ることを印象的に実証した」と述べました。ヨーンス教授のチームとローマ・ラ・サピエンツァ大学のリナルド・トロッタ教授率いるグループとの10年にわたる共同研究の末のこのブレイクスルーは、スケーラブルな量子リレーと量子インターネットの実現に向けた前進を意味します。これまでのテレポーテーションは同一の光源からの光子を用いるものが一般的でしたが、今回は異なるエミッターが使用されました。ヨーンス教授は、「この結果は、我々の長期的な戦略計画が実を結んだことを示している。優れた材料科学、ナノ加工、そして光学量子技術の組み合わせが成功の鍵だった」と語りました。この成果は、決定論的量子もつれ光子対源を用いた初の量子リレーを可能にする、量子ドット間の量子もつれ交換への道を開くものです。また、シュトゥットガルトとザールブリュッケンのチームによる並行した取り組みにおいても、周波数変換を用いた同様の結果が報告されています。