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量子物理学：量子ネットワークにおける決定論的多キュービットエンタングルメント
Nature 590, 7847 doi: 10.1038/s41586-021-03288-7
高忠実度の分散多キュービットエンタングルメントの生成は、大規模な量子通信や量子計算ネットワークの実現に向けた困難なタスクである。最近、2つの離れたキュービットの決定論的エンタングルメントが、光子とフォノンの両方で実証された。しかし、多キュービットエンタングルメントの決定論的な生成と伝送は、主として状態転送忠実度に限界があるため、まだ実証されていない。今回我々は、長さ1 mの超伝導同軸ケーブルによって接続された2つの超伝導量子ノードからなり、各ノードに相互接続された3つのキュービットが含まれる量子ネットワークについて報告する。我々は、このケーブルを各ノードの1つのキュービットに直接接続することによって、0.911 ± 0.008というプロセス忠実度で、量子状態をノード間転送した。また、一方のノードにおいて3キュービットのグリーンバーガー・ホーン・ツァイリンガー（GHZ）状態を準備し、この状態を、0.656 ± 0.014という転送状態忠実度で、もう一方のノードへ決定論的に転送した。さらに我々は、この系を用いて、大域的に分散させた2ノードの6キュービットGHZ状態を、0.722 ± 0.021という状態忠実度で決定論的に生成した。このGHZ状態忠実度は、真の多者間エンタングルメントに対する1/2というしきい値を明らかに上回っており、これは、このアーキテクチャーを用いて複数の超伝導量子プロセッサーをコヒーレントに結合でき、大規模量子コンピューターを構築するためのモジュール式の方法が得られることを示している。
