量子物理学：3 m離れた固体キュービット間の前触れ量子もつれ

空間的に離れた物体間の量子もつれは、物理学で最も興味深い現象の1つである。もつれた物体を独立に測定して得られる結果は、古典物理学では説明できない相関を示す。量子もつれは、基本的に興味深いだけでなく、量子情報処理・通信を行う唯一のリソースになる。もつれた量子ビット（キュービット）を使えば、内密の情報を共有したり、量子論理ゲートを実行したりできる。そのような能力は、もつれたキュービットが空間的に離れているとき特に有用であり、高度に連結した量子ネットワークを生成したり、長距離まで量子暗号を拡張したりする機会が得られる。本論文では、空間的に3 m離れたダイヤモンド中の2電子スピンキュービットの量子もつれを報告する。各位置でのスピン–光子量子もつれの生成と、その後のこれら光子の共同測定に基づくロバストなプロトコルを使って、この量子もつれを確立した。これら光子を検出すると、スピンキュービットがもつれた状態へ射影されたことが告げられる。その結果生じる非局所的な量子相関は、異なる基地でのキュービット上のシングルショット読み出しを行って確かめた。今回報告した長距離の量子もつれは、局所的な長寿命の核スピンレジスター上で最近実現された、初期化、読み出し、量子もつれの操作と組み合せることができ、決定論的な長距離テレポーテーション、量子中継器、拡張した量子ネットワークへの道を開くものである。

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