「巨大スーパーアトム」が量子コンピュータの新たな基盤技術を開拓(‘Giant superatoms’ unlock a new toolbox for quantum computers)

2026-02-19 チャルマース工科大学

スウェーデンの Chalmers University of Technology の研究チームが、量子コンピュータの実現に新たな可能性を開く理論モデルを発表した。このモデルは人工的に設計された「giant superatoms(巨大スーパーアトム)」という新しい量子システムに基づくもので、量子情報を安定に保ちコントロールし、かつ高速に伝送できる可能性を持つ。巨大スーパーアトムは、複数の自然原子が共通の量子状態を共有し、さらに複数の結合点で光や音波と相互作用する「giant atoms」概念を拡張して作られた。これにより、量子ビット(qubit)が周囲環境との干渉で情報を失う問題(デコヒーレンス)を抑制しつつ、離れた場所間で量子もつれ状態を方向性を持って伝達できる可能性が示された。この理論は、量子通信ネットワークや大規模量子コンピュータ実装に向けた重要な進展として注目される。研究成果は査読付き論文として報告され、今後は理論から実装への展開が期待されている。

「巨大スーパーアトム」が量子コンピュータの新たな基盤技術を開拓(‘Giant superatoms’ unlock a new toolbox for quantum computers)
In the pursuit of powerful and stable quantum computers, researchers at Chalmers University of Technology, Sweden, have developed the theory for an entirely new quantum system – based on the novel concept of ‘giant superatoms’. This breakthrough enables quantum information to be protected, controlled, and distributed in new ways and could be a key step towards building quantum computers at scale.

<関連情報>

巨大超原子におけるドレスド干渉:エンタングルメントの生成と転送 Dressed Interference in Giant Superatoms: Entanglement Generation and Transfer

Lei Du, Xin Wang, Anton Frisk Kockum, and Janine Splettstoesser
Physical Review Letters  Published: 25 November, 2025
DOI: https://doi.org/10.1103/crzs-k718

Abstract

We introduce the concept of giant superatoms (GSAs), where two or more interacting atoms are nonlocally coupled to a waveguide through one of them, and explore their unconventional quantum dynamics. For braided GSAs, this setup enables decoherence-free transfer and swapping of their internal entangled states. For separate GSAs, engineering coupling phases leads to state-dependent chiral emission, which enables selective, directional quantum information transfer. This mechanism further facilitates remote generation of -class entangled states. Our results thereby open exciting possibilities for quantum networks and quantum information processing.

1600情報工学一般
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