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量子情報：量子ネットワークにおける非隣接ノード間のキュービットテレポーテーション
Nature 605, 7911 doi: 10.1038/s41586-022-04697-y
将来の量子インターネット応用では、ネットワーク全体で量子情報を共有する能力が、その力の源になると思われる。量子テレポーテーションによって、極めて損失が大きいネットワーク接続が存在しても、遠方のノード間での量子情報の確実な転送が可能になる。これまで、さまざまな量子ネットワークプラットフォームで多くの実験的実証が行われてきたが、直接接続されたノードを超えた情報の転送は、事前共有遠隔エンタングルメント、同時キュービット読み出し、コヒーレンス時間に関する厳しい要求のために妨げられていた。今回我々は、量子ネットワークにおいて、隣接していない遠隔ノード間の量子テレポーテーションを実現した。このネットワークは、光学的に接続された、固体スピンキュービットに基づく3つのノードを用いている。テレポーターは、2つのリンクに遠隔エンタングルメントを確立することによって準備され、その後、中間ノードでのエンタングルメントスワッピングと、メモリーキュービットへの記憶が行われる。我々は、テレポーターの準備に成功したことが伝令されると、効率が1であっても、任意のキュービット状態を古典的な限界を上回る忠実度でテレポートできることを実証する。これらの結果は、キュービットの読み出し手順、エンタングルメント生成時のアクティブなメモリーキュービットの保護、遠隔エンタングルメントの不忠実度を低減する調整された伝令における、重要な技術革新によって可能になった。我々の成果は、将来の量子ネットワークの主要な構成要素を明らかにしており、テレポーテーションに基づく複数ノードのプロトコルや用途の研究への扉を開くものである。
