2025-02-26 カリフォルニア工科大学（Caltech）
カリフォルニア工科大学（Caltech）の研究チームは、量子ネットワークにおけるエンタングルメント（量子もつれ）の多重化に成功しました。この成果は、将来の量子通信システムの基盤を築く重要な一歩となります。◆研究では、イッテルビウム（Yb³⁺）原子をイットリウムオルトバナデート（YVO₄）結晶内に配置し、これを光学キャビティと結合させることで、複数の量子ビット（キュービット）を持つ2つのノード間でのエンタングルメントを実現しました。この手法により、並列的に量子情報を分配する「多重化」が可能となり、量子通信速度の大幅な向上が期待されます。◆この研究成果は、2025年2月26日に学術誌『Nature』に掲載されました。この技術は、将来的に量子コンピュータ間の高速かつ安全な通信を可能にし、量子インターネットの実現に向けた重要なステップとなる。
＜関連情報＞
- https://www.caltech.edu/about/news/multiplexing-entanglement-in-a-quantum-network
- https://www.nature.com/articles/s41586-024-08537-z
多エミッター量子ネットワークノードの多重エンタングルメント Multiplexed entanglement of multi-emitter quantum network nodes
A. Ruskuc,C.-J. Wu,E. Green,S. L. N. Hermans,W. Pajak,J. Choi & A. Faraon
Nature Published:26 February 2025
DOI:https://doi.org/10.1038/s41586-024-08537-z
Abstract
Quantum networks that distribute entanglement among remote nodes will unlock transformational technologies in quantum computing, communication and sensing. However, state-of-the-art networks use only a single optically addressed qubit per node; this constrains both the quantum communication bandwidth and memory resources, greatly impeding scalability. Solid-state platforms provide a valuable resource for multiplexed quantum networking in which multiple spectrally distinguishable qubits can be hosted in nano-scale volumes. Here we harness this resource by implementing a two-node network consisting of several rare-earth ions coupled to nanophotonic cavities. This is accomplished with a protocol that entangles distinguishable 171Yb ions through frequency-erasing photon detection combined with real-time quantum feedforward. This method is robust to slow optical frequency fluctuations occurring on timescales longer than a single entanglement attempt: a universal challenge amongst solid-state emitters. We demonstrate the enhanced functionality of these multi-emitter nodes in two ways. First, we mitigate the bottlenecks to the entanglement distribution rate through multiplexed entanglement of two remote ion pairs. Second, we prepare multipartite W-states comprising three distinguishable ions as a resource for advanced quantum networking protocols. These results lay the groundwork for scalable quantum networking based on rare-earth ions.
