もつれは量子物理学の特殊性の 1 つであり、直観に反し説明が困難です。基本的に、絡み合った 2 つの粒子は、たとえ非常に離れた距離にあったとしても、接続されたままで互いに影響を及ぼします。
生成されてすぐに、絡み合った 2 つの粒子が別の場所に送られると想像してください。たとえば、粒子の 1 つは地球に残り、もう 1 つは月に送られます。と したがって、両方の粒子は非常に離れた距離にあり、それらが「通信」する方法はありません。
しかし、たとえば、地球の粒子の回転を測定し、次に月の粒子の回転を測定する場合、それらは非常に離れていても、あたかも「通信」できるかのように、依然として関係します。彼らはつながりを保ちます。
科学者は、たとえば、別々の絡み合った粒子の回転方向を測定し、そのペアが常に何らかの形で相関していることを認識することで、このことを実現しました。この現象は、超安全なデータ伝送を構築するために使用されています。
現在、米国ウォータールー大学量子コンピューティング研究所(IQC) の研究者らは、ノーベル賞を受賞した 2 つの量子概念を統合し、安全な量子通信の決定的な開発に向けて大きな一歩を踏み出すことに成功しました。
科学者たちは、ほぼ完全に絡み合った光子のペアを高効率で生成することに成功した
研究者の目的はまさに、これらの絡み合った粒子を作成するプロセスを最適化することでした。以前の実験では、ほぼ完璧な光子のもつれを達成していましたが、あまり効率的ではありませんでした。または高効率の生産ですが、不完全な絡み合いがあります。
IQC の研究者は、両方の目標を同時に達成した初めての研究者です。
研究者らは、半導体量子ドットをナノワイヤに埋め込むことにより、以前の研究よりも65倍の効率でほぼ完全に絡み合った光子を生成するソースを開発した。
この新しいソースはレーザーで励起して、コマンドに応じて絡み合ったペアを生成できます。次に、オランダのSingle Quantum社が提供する高解像度の単一光子検出器を使用して、もつれの度合いを高めました。
将来の通信アプリケーションを実証するために、研究者らは「量子鍵配布」として知られる安全な通信方法をシミュレートすることさえでき、彼らの作成が確かに安全な量子通信の将来に大きな期待を持っていることを証明しました。
ニュース参照:
Pennacchietti、M.、Cunard、B.、Nahar、S. 他量子鍵配布のための半導体量子ドットから発振するフォトニックベル状態。 Commun Phys 7、62 (2024)。
