非エルミート量子もつれ加速によって量子速度限界を突破(Researchers Break Quantum Speed Limit with Non-Hermitian Entanglement Acceleration)

2026-07-14 中国科学院(CAS)

中国科学院(CAS)などの研究チームは、量子コンピュータに欠かせない「量子もつれ」を、従来より約1.5倍(1.52倍)速く作ることに世界で初めて成功した。これまでは、量子もつれを作る速さには「量子速度限界」と呼ばれる限界があると考えられていた。研究チームは通常は性能を低下させる原因とされる「散逸(エネルギーや情報が外へ逃げる現象)」を、あえて制御して利用することで、この限界を超えることに成功した。一方で、速度を上げるほど成功率が下がるという課題もあるため、実験では速度と成功率のバランスが最も良い条件を選択し、高品質な量子もつれの生成を確認した。この成果は、量子速度限界を超えられることを実験で初めて証明したものであり、将来の高速な量子コンピュータや量子通信、量子センサーの実現につながる重要な一歩と期待されている。

<関連情報>

捕捉イオン系における特異点を介したエンタングルメント生成におけるエルミート速度限界の克服 Beating Hermitian Speed Limits for Entanglement Generation via Exceptional Points in a Trapped-Ion System

W. F. Yuan, B. B. Liu, N. Li, G. Y. Ding, W. Q. Ding, H. J. Du, J. C. Li, G. Chen, H. Jing et al.
Physical Review Letters  Published: 28 May, 2026
DOI: https://doi.org/10.1103/g8v5-rbq7

Abstract

Entanglement generation is a cornerstone of quantum information science, yet its speed in Hermitian systems is fundamentally constrained by the coupling strength, a restriction known as the quantum speed limit. Here we demonstrate that this bound can be beaten by exploiting the unique topology of non-Hermitian systems near exceptional points (EPs). Using a pair of trapped ions, we engineer a parity-time symmetric Hamiltonian where the coalescence of eigenstates near the EP distorts the Hilbert space geometry, providing a shortcut for quantum state evolution. We observe that, as the system approaches the EP, the time required to generate a maximally entangled state is markedly reduced with respect to the limits imposed by the equivalent Hermitian interaction. We further uncover a fundamental physical trade-off whereby the acceleration of entanglement is intrinsically coupled to a reduction in the success probability, revealing the information cost of non-Hermitian speedup. Our results suggest that tailored dissipation, rather than being a source of decoherence, can serve as a powerful resource for accelerating quantum dynamics, offering a new paradigm for designing high-speed quantum gates and sensors in hardware-constrained platforms.

1601コンピュータ工学
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