量子テレポーテーションの実証に初めて成功 米国NWU テレポート
混雑したインターネット・ケーブルを介した量子テレポーテーションの初の実証
First demonstration of quantum teleportation over busy Internet cables
この進歩により、特別なインフラストラクチャなしで安全な量子アプリケーションへの扉が開かれる
2024 年 12 月 20 日
Amanda Morris
https://news.northwestern.edu/stories/2024/12/first-demonstration-of-quantum-teleportation-over-busy-internet-cables/
ノースウェスタン大学のエンジニアは、すでにインターネット トラフィックを伝送している光ファイバー ケーブルを介した量子テレポーテーションの実証に初めて成功した。
Optica 誌に掲載されたこの発見は、量子通信と既存のインターネット ケーブルを組み合わせるという新たな可能性を提示し、高度なセンシング技術や量子コンピューティング アプリケーションに必要なインフラストラクチャを大幅に簡素化する。
「誰も可能だとは思っていなかったので、これは非常にエキサイティングです」と、この研究を率いたノースウェスタン大学の Prem Kumar 氏は述べた。「私たちの研究は、統合された光ファイバー インフラストラクチャを共有する次世代の量子ネットワークと古典ネットワークへの道を示しています。基本的に、量子通信を次のレベルに押し上げる扉を開くものです。」
量子通信の専門家であるクマール氏は、ノースウェスタン大学マコーミック工学部の電気およびコンピュータ工学の教授であり、同校の光子通信およびコンピューティングセンターの所長を務めています。
仕組み
光速によってのみ制限される量子テレポーテーションは、直接送信する必要のない、遠隔地のネットワークユーザー間で情報を共有する新しい超高速で安全な方法を可能にします。このプロセスは、量子もつれを利用して機能します。量子もつれとは、2つの粒子がそれらの距離に関係なくリンクされる技術です。粒子が物理的に移動して情報を配信するのではなく、もつれた粒子が情報を物理的に運ぶことなく長距離で情報を交換します。
「光通信では、すべての信号が光に変換されます」とクマール氏は説明します。「従来の通信の従来の信号は通常、数百万の光粒子で構成されますが、量子情報では単一の光子を使用します。」
「2 つの光子（1 つは量子状態を運び、もう 1 つは別の光子とエンタングルメントしている）の破壊的測定を行うことで、量子状態は残りの光子に転送されます。この光子は非常に遠くにある可能性があります」と、クマール研究室の博士課程の学生で論文の第一著者であるジョーダン トーマスは述べています。「光子自体は長距離送信する必要はありませんが、その状態は遠方の光子にエンコードされます。テレポーテーションにより、情報自体がその距離を移動することなく、長距離間で情報を交換できます。」
鍵：渋滞を避ける正しいルートを見つける
クマール氏の新しい研究以前は、多くの研究者は、古典的な通信を運ぶケーブルで量子テレポーテーションが可能かどうか確信が持てませんでした。エンタングルされた光子は、他の何百万もの光粒子の中に埋もれてしまいます。それは、スピードを出して走る大型トラックで混雑したトンネルを通り抜けようとするもろい自転車のようなものです。
しかし、クマール氏と彼のチームは、繊細な光子が渋滞を避ける方法を見つけました。光ファイバーケーブル内で光がどのように散乱するかを詳細に研究した後、研究者は光子を配置するのに混雑していない光の波長を見つけました。次に、通常のインターネットトラフィックからのノイズを減らすために特別なフィルターを追加しました。
「私たちは光がどのように散乱するかを注意深く研究し、その散乱メカニズムが最小限に抑えられる適切なポイントに光子を配置しました」とクマール氏は言います。「同時に存在する古典的なチャネルからの干渉を受けずに量子通信を実行できることが分かりました。」
この新しい方法をテストするために、クマール氏とチームは、両端に光子を配置した 30 キロメートルの光ファイバー ケーブルを設置しました。次に、量子情報と高速インターネット トラフィックを同時に送信しました。最後に、中間点で量子測定を行って、テレポーテーション プロトコルを実行しながら、受信側での量子情報の品質を測定しました。研究者は、インターネット トラフィックが混雑していても、量子情報が正常に送信されたことを発見しました。
「多くのグループが光ファイバーでの量子通信と古典通信の共存を調査してきましたが、この研究は、この新しいシナリオで量子テレポーテーションを示した最初の研究です」とトーマス氏は述べました。「直接送信せずに情報を送信できるこの能力は、専用光ファイバーなしでさらに高度な量子アプリケーションを実行するための扉を開きます。」
将来の可能性
次に、クマール氏は実験をより長い距離に拡張する予定です。また、分散型量子アプリケーションにつながるもう 1 つの重要なマイルストーンであるエンタングルメント スワッピングを実証するために、1 組ではなく 2 組のエンタングルメント光子を使用する予定です。最後に、彼のチームは、実験室のスプールではなく、実際の地下光ケーブルで実験を行う可能性を模索しています。しかし、まだやるべきことは多くありますが、クマール氏は楽観的です。
「量子テレポーテーションは、地理的に離れたノード間で安全に量子接続を提供する能力を持っています」とクマール氏は言います。「しかし、光の粒子を送信するための特別なインフラストラクチャを構築する人はいないだろうと長い間多くの人が考えていました。波長を適切に選択すれば、新しいインフラストラクチャを構築する必要はなくなります。従来の通信と量子通信は共存できます。」
BBC Science Focus
‘Nobody thought it was possible’: Quantum teleportation is here
https://www.sciencefocus.com/news/impossible-quantum-teleportation
First demonstration of quantum teleportation over busy Internet cables
この進歩により、特別なインフラストラクチャなしで安全な量子アプリケーションへの扉が開かれる
2024 年 12 月 20 日
Amanda Morris
https://news.northwestern.edu/stories/2024/12/first-demonstration-of-quantum-teleportation-over-busy-internet-cables/
ノースウェスタン大学のエンジニアは、すでにインターネット トラフィックを伝送している光ファイバー ケーブルを介した量子テレポーテーションの実証に初めて成功した。
Optica 誌に掲載されたこの発見は、量子通信と既存のインターネット ケーブルを組み合わせるという新たな可能性を提示し、高度なセンシング技術や量子コンピューティング アプリケーションに必要なインフラストラクチャを大幅に簡素化する。
「誰も可能だとは思っていなかったので、これは非常にエキサイティングです」と、この研究を率いたノースウェスタン大学の Prem Kumar 氏は述べた。「私たちの研究は、統合された光ファイバー インフラストラクチャを共有する次世代の量子ネットワークと古典ネットワークへの道を示しています。基本的に、量子通信を次のレベルに押し上げる扉を開くものです。」
量子通信の専門家であるクマール氏は、ノースウェスタン大学マコーミック工学部の電気およびコンピュータ工学の教授であり、同校の光子通信およびコンピューティングセンターの所長を務めています。
仕組み
光速によってのみ制限される量子テレポーテーションは、直接送信する必要のない、遠隔地のネットワークユーザー間で情報を共有する新しい超高速で安全な方法を可能にします。このプロセスは、量子もつれを利用して機能します。量子もつれとは、2つの粒子がそれらの距離に関係なくリンクされる技術です。粒子が物理的に移動して情報を配信するのではなく、もつれた粒子が情報を物理的に運ぶことなく長距離で情報を交換します。
「光通信では、すべての信号が光に変換されます」とクマール氏は説明します。「従来の通信の従来の信号は通常、数百万の光粒子で構成されますが、量子情報では単一の光子を使用します。」
「2 つの光子（1 つは量子状態を運び、もう 1 つは別の光子とエンタングルメントしている）の破壊的測定を行うことで、量子状態は残りの光子に転送されます。この光子は非常に遠くにある可能性があります」と、クマール研究室の博士課程の学生で論文の第一著者であるジョーダン トーマスは述べています。「光子自体は長距離送信する必要はありませんが、その状態は遠方の光子にエンコードされます。テレポーテーションにより、情報自体がその距離を移動することなく、長距離間で情報を交換できます。」
鍵：渋滞を避ける正しいルートを見つける
クマール氏の新しい研究以前は、多くの研究者は、古典的な通信を運ぶケーブルで量子テレポーテーションが可能かどうか確信が持てませんでした。エンタングルされた光子は、他の何百万もの光粒子の中に埋もれてしまいます。それは、スピードを出して走る大型トラックで混雑したトンネルを通り抜けようとするもろい自転車のようなものです。
しかし、クマール氏と彼のチームは、繊細な光子が渋滞を避ける方法を見つけました。光ファイバーケーブル内で光がどのように散乱するかを詳細に研究した後、研究者は光子を配置するのに混雑していない光の波長を見つけました。次に、通常のインターネットトラフィックからのノイズを減らすために特別なフィルターを追加しました。
「私たちは光がどのように散乱するかを注意深く研究し、その散乱メカニズムが最小限に抑えられる適切なポイントに光子を配置しました」とクマール氏は言います。「同時に存在する古典的なチャネルからの干渉を受けずに量子通信を実行できることが分かりました。」
この新しい方法をテストするために、クマール氏とチームは、両端に光子を配置した 30 キロメートルの光ファイバー ケーブルを設置しました。次に、量子情報と高速インターネット トラフィックを同時に送信しました。最後に、中間点で量子測定を行って、テレポーテーション プロトコルを実行しながら、受信側での量子情報の品質を測定しました。研究者は、インターネット トラフィックが混雑していても、量子情報が正常に送信されたことを発見しました。
「多くのグループが光ファイバーでの量子通信と古典通信の共存を調査してきましたが、この研究は、この新しいシナリオで量子テレポーテーションを示した最初の研究です」とトーマス氏は述べました。「直接送信せずに情報を送信できるこの能力は、専用光ファイバーなしでさらに高度な量子アプリケーションを実行するための扉を開きます。」
将来の可能性
次に、クマール氏は実験をより長い距離に拡張する予定です。また、分散型量子アプリケーションにつながるもう 1 つの重要なマイルストーンであるエンタングルメント スワッピングを実証するために、1 組ではなく 2 組のエンタングルメント光子を使用する予定です。最後に、彼のチームは、実験室のスプールではなく、実際の地下光ケーブルで実験を行う可能性を模索しています。しかし、まだやるべきことは多くありますが、クマール氏は楽観的です。
「量子テレポーテーションは、地理的に離れたノード間で安全に量子接続を提供する能力を持っています」とクマール氏は言います。「しかし、光の粒子を送信するための特別なインフラストラクチャを構築する人はいないだろうと長い間多くの人が考えていました。波長を適切に選択すれば、新しいインフラストラクチャを構築する必要はなくなります。従来の通信と量子通信は共存できます。」
BBC Science Focus
‘Nobody thought it was possible’: Quantum teleportation is here
https://www.sciencefocus.com/news/impossible-quantum-teleportation
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