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量子情報科学:光共振器中の単一原子の基本量子ネットワーク

Nature 484, 7393 doi: 10.1038/nature11023

量子ネットワークは、トポロジーが調節され、情報交換が制御されている分散量子多体系であり、分散型量子計算アーキテクチャーや量子通信の重要な要素となる。本論文では、光共振器中に埋め込んだ単一原子を用いる、そのような量子ネットワークの原型を提示する。原子–共振器系は、光子量子情報を送信、受信、記憶、公開できるユニバーサルノードを形成することが示された。ノード間の量子接続は概念的に最も基本的な方法、すなわち、単一光子のコヒーレント交換によって実現される。我々は、原子の量子状態が忠実に移動し、それぞれ別の実験室にある2つの全く同質のノード間にエンタングルメントが生じることを実証した。生成された非局所状態は、局所量子ビット(キュービット)の回転により操作される。共振器に基づく、このような効率のよい量子ネットワーク形成法は、スケーラビリティについてのはっきりした展望が得られ、したがって大規模な量子ネットワークとそれらの応用に向けた道筋が開けるため、特に有望である。

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