東大など、数十GHzクロックの量子システムを可能とする高速量子もつれ生成技術を開発

東京大学(東大)とNTTは1月29日、NTTの光通信技術を応用することで、従来の1000倍高速な量子もつれ状態の生成ならびに観測に成功したことを発表した。

同成果は、東大 大学院工学系研究科 物理工学専攻 博士課程の川﨑彬斗氏(日本学術振興会特別研究員)、Hector Brunel氏(研究当時:大学院特別研究学生/パリ高等師範学校 修士課程)、井出竜鳳氏(博士課程)、鈴木拓海氏(修士課程)、山嶋大地氏(研究当時:博士課程)、高瀬寛 氏(研究当時:助教/理化学研究所 量子コンピュータ研究センター 客員研究員)、遠藤護 講師(兼 理化学研究所 量子コンピュータ研究センター 客員研究員)、アサバナント ワリット助教(兼 理化学研究所 量子コンピュータ研究センター 客員研究員)、古澤明 教授(兼 理化学研究所 量子コンピュータ研究センター 副センター長)、NTT 先端集積デバイス研究所 機能材料研究部の柏﨑貴大 准特別研究員、井上飛鳥 研究主任、梅木毅伺 特別研究員、理化学研究所(理研)量子コンピュータ研究センターの阪口淳史 特別研究員らによるもの。詳細は英国の国際科学学術雑誌「Nature Photonics」に掲載された。

量子もつれは、2つ以上の量子ビット間の特殊な相関を有する量子力学特有の現象で、量子計算や量子通信、誤り訂正などといった量子技術の根源となるリソースとして活用されている。その評価としては、量子もつれの純度のほか、生成速度が重要なパラメータとされているが、これまでの光量子もつれの生成速度は原理的にTHzオーダーまで高めることができるとされつつも、実際には技術的制約のためにMHzオーダーに留まっており、それが光量子コンピュータとしての動作周波数、いわゆるクロック周波数となるため、より多くの情報を処理するために、その高速化が求められていた。

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  光量子技術は原理的にはTHzオーダーまで高めることができるとされつつも、技術的な制約からMHzオーダーの共振周波数での測定に留まっていた (資料提供:東京大学/NTT、以下すべて同様)