Letter 量子情報科学：BDCZ量子中継器ノードの実験による実証 2008年8月28日 Nature 454, 7208 doi: 10.1038/nature07241 量子通信はネットワークで情報を交換するための効率がよく、安全な手段を提供する方法である。100 kmのオーダーの大規模な量子通信は実現されているが、この距離スケールを超えると、伝送チャネルで不可避の光子損失が主な原因となって深刻な問題が生じる。光子検出器の暗計数の確率が、光子が正しく検出される確率とほぼ同じになると、量子通信が最終的には破綻してしまう。この問題を克服するため、Briegel、Dür、Cirac、およびZoller（BDCZ）は、エンタングルメントスワッピングと量子メモリを組み合わせた、実現可能な距離を効率よく拡張する量子中継器の概念を導入した。エンタングルメントスワッピングは実験で実証されたが、BDCZ量子中継器の実装は、量子メモリを集積するのが難しいため、困難な問題になっている。我々は、光の保存と再生を用いたエンタングルメントスワッピング、すなわちBDCZ量子中継器の構成ブロックを実現した。本研究では、原子量子メモリとBDCZの戦略を組み合わせたスキームを用いた。もともとはそれぞれ単一の放出光子とエンタングルした2個の原子集団は、それら2個の単一光子が300 mのファイバーを使った通信チャネルを通過した後に合同ベル状態測定を受けることで、エンタングルした状態へと射影される。エンタングルメントはこの原子集団に保存され、後で原子励起を光子へ転換することで確かめられる。我々の方法は本質的に位相の影響を受けにくく、量子メモリとして静止した原子キュービットを、また量子メッセンジャーとして飛行する光子キュービットを使った量子中継器を実現するのに必要な重要な要素を実現している。 Full Text PDF 目次へ戻る
