オークリッジ国立研究所（ORNL）の研究者らは、チャタヌーガのEPBおよびテネシー大学チャタヌーガ校（UTC）と共同で、複数の波長チャネルと自動偏光安定化を使用して、ダウンタイムなしで商用ネットワーク上での量子もつれ信号の初めての伝送に成功しました。この革新は、より安全で高性能な量子インターネットの開発に向けた重要な一歩となります。
研究チームは、EPBの光ファイバーネットワーク上で送信される量子信号を安定化するために自動偏光補償（APC）を使用し、30時間以上の中断のない運用を実現しました。レーザーによって生成される参照信号を使用するこの方法は、温度変化や風などの環境要因による干渉を最小限に抑え、量子通信の完全性を保持します。
研究を主導したORNLの量子研究者ジョセフ・チャップマンは、ユーザーにとってのシームレスな量子通信の重要性を強調し、APC方式では計画的なダウンタイムが不要になると述べました。この実証では、量子ネットワークの重要な要素である偏光もつれ光子をEPBの量子ネットワークノード間で送信しました。
この共同研究は、安全な通信とコンピューティングに革命をもたらす量子ネットワークの可能性を示しています。EPBのCEOデビッド・ウェイドとUTCのラインホルド・マン副総長は、量子研究を進め、コミュニティを将来の量子技術に備えさせるパートナーシップを称賛しました。
背景
量子もつれとは、2つの粒子が密接に関連し、一方の状態が変化すると他方も瞬時に対応する現象です。量子通信では、この性質を利用して情報を伝送します。商用ネットワークでの実用化には、光ファイバーを通る際の変化に対応する必要があります。
自動偏光補償は、光の振動方向である偏光を安定させる技術です。光ファイバーは温度変化や風などの環境要因で歪みが生じやすく、これにより信号の偏光状態が乱れます。本研究では、レーザーで生成した参照信号を用いてこの乱れを検知・補正し、30時間以上の中断のない運用を実現しました。これにより、計画的なダウンタイムなしで量子信号を安定して伝送することが可能になります。
偏光もつれ光子は、偏光状態がもつれ合った光子のことで、量子ネットワークの重要な要素です。これらの光子をノード間で送信することで、安全な通信の実現に向けた基盤技術の検証が行われました。
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2025年1月14日
