コピーできない量子情報を“暗号化して複製”:量子技術の根本的制約を矛盾なく乗り越える新手法~量子複製禁止定理と矛盾しない“暗号化クローン”生成プロトコルの開発に成功~

2026-01-07 九州大学

九州大学大学院システム情報科学研究院の山口幸司特任助教は、カナダ・ウォータールー大学のAchim Kempf教授と共同で、量子複製禁止定理と矛盾せずに量子情報を冗長化できる新しい理論プロトコルを開発した。量子情報は未知状態を完全複製できないため、安全なバックアップが困難とされてきた。本研究では、量子状態に制御可能なノイズを加えて「暗号化クローン」を複数生成し、量子的に結びついた補助系(鍵)を用いることで、任意に選んだ1つのクローンから元の量子情報を完全復元できることを示した。複数のベル対を利用したこの手法は、量子クラウドストレージや量子ネットワークの耐故障性向上に道を開く。成果はPhysical Review Lettersに掲載され、Editors’ Suggestionにも選出された。

<関連情報>

暗号化された量子ビットは複製可能 Encrypted Qubits Can Be Cloned

Koji Yamaguchi and Achim Kempf
Physical Review Letters  Published: 6 January, 2026
DOI: https://doi.org/10.1103/y4y1-1ll6

Abstract

We show that encrypted cloning of unknown quantum states is possible. Any number of encrypted clones of a qubit can be created through a unitary transformation, and each of the encrypted clones can be decrypted through a unitary transformation. The decryption of an encrypted clone consumes the decryption key; i.e., only one decryption is possible, in agreement with the no-cloning theorem. Encrypted cloning represents a new paradigm that provides a form of redundancy, parallelism, or scalability where direct duplication is forbidden by the no-cloning theorem. For example, a possible application of encrypted cloning is to enable encrypted quantum multicloud storage.

1701物理及び化学
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