量子物理学：メモリー増強量子通信の実験による証明

長距離にわたる量子情報の通信能力は、量子科学技術において最も重要である。安全な量子鍵配送などの量子通信のいくつかの応用は、すでに実行に成功しているが、それらの範囲は今のところ光子損失によって制限されており、単純な測定と繰り返しの戦略を使うのでは無条件安全性を損なわずに拡張することはできない。これに対し、中間の量子メモリーノードと誤り訂正技術を利用する量子中継器は、量子チャネルの範囲を拡大できる。しかし、それらの実装は依然として極めて困難であり、効率がよく忠実度の高い量子メモリー、ゲート操作、測定の組み合せが必要である。今回我々は、ナノフォトニックダイヤモンド共振器に集積した単一の固体スピンメモリーを使って、量子中継器の重要な構成要素である非同期の光子ベル状態測定を実行した。また、原理証明実験として我々は、メガヘルツのクロック速度で動作しながら理想的な損失等価の直接伝送法を上回る速度で量子通信を効果的に可能にする高忠実度動作を実証した。今回の結果は、実用的な量子中継器と大規模な量子ネットワークの実現への重要な一歩となる。

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