HRLラボラトリーズとボーイングは、軌道上での4光子量子もつれ交換を実証することを目指すボーイングのQ4S衛星ミッションのために、完全統合された量子通信サブアセンブリの構築と検証を完了しました。このサブアセンブリには、光学ボード、制御エレクトロニクス、および15kgの宇宙認定ペイロードの熱機械的パッケージが含まれています。現在、ボーイングのエルセグンド宇宙シミュレーション研究所でエンドツーエンドのソフトウェア検証と環境試験が行われています。検証されたシステムは、現在製造中の軌道上ペイロードの地上双子機として機能します。
Q4Sミッションは、もつれ交換を実証するように設計されています。これは以前に接続されていなかったノード間のもつれを可能にするプロセスで、将来の分散型量子ネットワークと宇宙での安全な量子通信を実現するための鍵となります。HRLは、アセンブリ内の2つの単一光子源それぞれから量子もつれを確認し、毎秒2,500以上の一致する光子対を検出し、0.8から0.9の間の測定忠実度を達成しました。これらの結果はミッションの量子測定要件を満たし、軌道展開に向けたシステムの準備が整っていることを確認しています。
このマイルストーンは、宇宙での量子もつれ交換を試みる最初のミッションの1つであるQ4Sプロジェクトに関するボーイングの以前の発表に続くものです。サブアセンブリの検証の成功は、拡張可能な宇宙ベースの量子通信インフラを実現する上で大きな一歩を表しています。
背景
量子もつれとは、2つ以上の粒子が互いに深く結びついた状態を指します。この状態では、一方の粒子の状態を測定すると、もう一方の粒子の状態が瞬時に決定されます。もつれ交換は、以前に接続されていなかったノード間でも、この量子もつれを可能にするプロセスです。これにより、直接つながっていない距離離れた地点間でも量子情報を共有できるようになります。
単一光子源は、一度に1つの光子のみを放出する装置です。量子通信では、情報のキャリアとして光子が用いられ、その正確な制御が不可欠です。
測定忠実度は、量子状態の測定結果が真の値とどれだけ一致しているかを示す指標です。0.8から0.9という数値は、高い精度で量子もつれを確認できていることを意味します。この高い忠実度は、将来の分散型量子ネットワークや宇宙での安全な量子通信を実現する上で重要な要件となります。
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2025年4月16日
