量子ネットワーク実現に向け量子もつれ粒子の長距離伝送に成功 (‘Spooky’ Particles Transit DC Suburbs, a Step Toward a Quantum Network) を選択 量子ネットワーク実現に向け量子もつれ粒子の長距離伝送に成功 (‘Spooky’ Particles Transit DC Suburbs, a Step Toward a Quantum Network)

2026-08-05 米国国立標準技術研究所(NIST)

米国国立標準技術研究所(NIST)の研究チームは、量子ネットワーク実現に向けた実証実験として、ワシントンD.C.郊外を結ぶ既設の光ファイバー回線を利用し、量子もつれ状態にある光子(「spooky particles」)を長距離伝送することに成功した。研究では、量子もつれ光子対を生成し、一方を離れた地点へ送りながら量子相関を維持できることを確認した。これは、都市部の既存通信インフラ上で量子情報を伝送できる可能性を示す重要な成果であり、専用回線を新設せずに量子通信網を構築できる可能性を示している。また、環境変動による光ファイバーの位相揺らぎを補償する技術を導入することで、安定した量子通信を実現した。今回の成果は、量子コンピュータ同士を接続する量子インターネットや、盗聴が原理的に困難な量子暗号通信の実現に向けた重要な一歩であり、将来の安全な情報通信基盤の構築に大きく貢献すると期待される。

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NIST physicist Yicheng Shi displays the equipment used to distribute entangled photons. Credit: Megan King

<関連情報>

偏波安定化空中光ファイバーにおけるエンタングルメント分布 Entanglement distribution over a polarization-stabilized aerial fiber

Yicheng Shi, Jing Su, Anouar Rahmouni, Pranish Shrestha, Mheni Merzouki, Gabriel Bello Portmann, Anne Lazenby, Mael Flament, Mehdi Namazi, Abdella Battou, Oliver Slattery, and Thomas Gerrits
Journal of Optical Communications and Networking  Published: July 15, 2026
DOI:https://doi.org/10.1364/JOCN.592521

Abstract

Distributing quantum entanglement over telecommunication fiber is a fundamental task in metropolitan-scale quantum networks, enabling advanced applications such as quantum-secured communication, quantum sensing, and distributed quantum computing. Although polarization entanglement is relatively easy to generate and manipulate, its distribution across deployed fibers is challenging because of the time-varying polarization transformations imposed by the fiber, which must be actively stabilized. In this work, we experimentally demonstrate the distribution of polarization-entangled photons over a 62 km, partially aerial fiber between the National Institute of Standards and Technology and the University of Maryland. With polarization stabilization applied to the fiber, we achieved a photon pair rate of approximately 1500 s-1 and observed a time-averaged CHSH inequality parameter of S=2.34±0.37. During a continuous 24 h experiment, time-multiplexed polarization compensation sessions only cost 7.2% of the total link operation time, leaving an entanglement distribution uptime of 92.8%. Our results demonstrate the feasibility of distributing polarization-entangled photons over challenging fiber conditions, which is an important step toward the practical deployment of quantum networks.

0404情報通信
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