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量子通信：ランダムネスの実験的増幅
Nature 653, 8116 doi: 10.1038/s41586-026-10521-8
現実的な量子情報処理デバイスは本質的に不完全であり、量子誤り訂正を必要とする計算誤りを生じる。同様に、そうしたデバイスによって生成されるランダムビットには欠点があり、暗号鍵の生成などの用途に使用できるようにするには強化が必要である。ランダムネスの質のこうした強化は、ランダムネス増幅として知られるプロトコルによって実現される。今回我々は、そうしたプロトコルを実装する実験を報告する。ランダムネス増幅はデバイス非依存であり、量子デバイスの内部動作についていかなる仮定も設けない。これには、高いベル不等式の破れと高い繰り返しレートの両方を伴う特定のパラメーター領域内で、ループホールのないベル検証を実行することを必要とする。この実験的実証は、実験上現実的なパラメーター領域を持つプロトコルを可能にする理論面の進歩と、この領域を超伝導回路で実現する実験面の進歩との組み合わせによって可能となった。重要なのは、ランダムネス増幅が、純粋に古典的な手段では不可能であると証明されていることである。従って今回の実験は、決定的な量子優位性、つまり古典的な情報処理では到達不可能なタスクが量子技術を活用して遂行できることを実証するものである。
