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量子光学：ファイバーを介した2つの量子メモリーの数十キロメートルにわたるエンタングルメント
Nature 578, 7794 doi: 10.1038/s41586-020-1976-7
遠く離れた量子プロセッサーを接続する量子インターネットによって、分散量子コンピューティングなどの多くの革新的な応用が可能になるはずである。その実現には、遠隔量子メモリーの長い距離にわたるエンタングルメントが必要である。大きな進歩にもかかわらず、今のところ2つのノード間で達成された物理的な最長距離は1.3 kmであり、より長い距離でのエンタングルメントが課題として残されている。今回我々は、都市スケールの光ファイバーを通した光子伝送による、1つの実験室にある2つの原子集団のエンタングルメントを実証する。これらの原子集団は、量子状態を記憶する量子メモリーとして機能する。我々は、共振器増強を使って原子–光子エンタングルメントを効率よく生成するとともに、量子周波数変換を使って原子の波長を通信波長へとシフトさせた。そして我々は、2光子干渉によって現場に配置した22 kmのファイバーにわたるエンタングルメントを、単一光子干渉によってコイル状の50 kmのファイバーにわたるエンタングルメントを実現した。今回の実験は、物理的に同程度の距離離れたノードへ拡張できる可能性があり、原子量子ネットワークの機能セグメントを形成して、多数のノードの非常に長い距離にわたる原子エンタングルメントを確立する道が開かれると思われる。
