image: The lattice structure of diamond contains a nitrogen?vacancy center with surrounding carbons. A carbon isotope (green) is first entangled with an electron (blue) in the vacancy, which then wait for a photon (red) to absorb, resulting in quantum teleportation?based state transfer of the photon into the carbon memory. view more
Credit: Yokohama National University
横浜国立大学の小坂英男教授らの研究グループは、ダイヤモンド中の炭素同位体を量子メモリーとして用い、量子テレポーテーションの原理を応用して、光子の量子状態を維持したまま情報漏えいによる盗聴の可能性なく量子メモリーに転写することに世界で初めて成功しました。
研究グループは、ダイヤモンド中の窒素空孔中心（ＮＶ中心）の電子と近傍の炭素同位体の核子を量子もつれ状態にし、光子の吸収による核子への伝令信号付き量子テレポーテーション転写を実現しました。これにより多数の量子メモリーに光子の量子状態を個別に転写および一時保存でき、量子中継の処理能力を格段に向上できます。今回の研究では、量子中継における量子状態の遠方への転送だけでなく、量子状態の保存にも量子テレポーテーション原理が有効であることが示されました。また、同位体濃度制御で量子メモリーを大容量化できる上に、炭素核子は光による書き込み・読み出しに対して安定なため、量子中継処理の高速化、高信頼化に有効です。
本成果は、量子暗号通信注を量子中継でネットワーク化した量子インターネットにより、量子コンピューター、量子シミュレーター、量子センサーなどの量子接続を可能とし、超高速かつ秘匿性を保つ量子計算や高精度な量子計測などへの道を拓くと期待されます。
本研究成果は、Communications Physicsに2019年6月28日付でオンライン掲載されました。
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Journal
Communications Physics