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3ノード量子ネットワークは量子インターネットへの1ステップ

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原文(投稿日:2021/06/07)へのリンク

デルフト工科大学のQuTechセンターの研究者は、最初のマルチノード量子ネットワークを開発した。これは、相互接続された量子コンピューターのネットワークを構築する道での一歩である。InfoQは、QuTechの主任研究員であるRonald Hanson氏と詳細を話し合った。

Scienceの論文で、研究者たちは、3つのノードに配置されており、小さな量子ネットワークを構成する量子ビット全体にもつれ状態を分散させることがどのように可能であるかを示している。

ダイヤモンド通信量子ビットをベースとするリモート量子ノードを、スケーラブルな位相安定化アーキテクチャに結合します。このアーキテクチャは、堅牢なメモリ量子ビットとローカル量子論理で補強されています。

この成果の重要な側面は、ルーターとして機能する3番目のノードの存在である。実際、最初の3ノードネットワークの作成に関与した研究者の何人かは、1.3kmを超える距離で2つの電子スピン状態がどのようにもつれるかを以前に示した。これは基本的には、ISO/OSIモデルの最初の層にほぼ対応する通信ネットワークの基本的な構成要素を提供している。しかし、ある種の中間ノードを介して量子状態を中継できなければ、出発点と目的地の量子ビットを分離する距離は必然的に制限されていた。

リレーノードを追加することの複雑さは、複製したい量子状態が事前にわからない場合、コピーを作成するとオリジナルが破壊されるという事実に起因する。この制限を克服するために、研究者は「メモリ量子ビット」として機能する追加の量子ビットを中間ノード内に導入した。これにより、もつれ状態を起点ノードから宛先ノードに渡すことができる。彼らの以前の研究を活用して、リモート量子ビットのもつれは、ミラーとレーザーのシステムを使って、光子をもつれさせ、あるノードから別のノードにビームすることで達成された。

InfoQは、QuTechの主任研究員であるRonald Hanson氏と詳細を話し合った。

InfoQ: あなたが達成したことの重要性を説明していただけますか。3ノードの量子ネットワークによってどのような進歩が可能になりますか。

Hanson: 私たちは、世界初のマルチノード量子ネットワーク、つまり、もつれを使って小さな量子プロセッサを接続するネットワークを実現しました。このネットワークを使用すると、量子インターネットプロトコルの小規模なテストを始めることができ、現在のインターネットの抽象化されたレイヤーと同様に、量子ネットワークプロトコルと制御スタックの開発テストベッドとして使用できます。

InfoQ: この結果に到達するために克服しなければならなかった主な課題は何ですか。

Hanson: ネットワークの各セグメント間の光位相を安定させることができるさまざまなプロセッサを接続するための新しいスキームを発明する必要があり(もつれたリンクを作成するための要件)、量子メモリを大幅に改善する必要がありました。3つの小さな量子プロセッサを製造および制御しなければなりませんでした。

InfoQ: あなたの研究が量子ネットワークに向けた「次のステップ」として現在焦点を当てているものを簡単に説明していただけますか。

Hanson: 次のステップは、より多くの量子ビットとさまざまな機能でネットワークを拡張することです。そして、並行して最初の量子インターネット制御層、特にリンク層をテストすることです

刺激的ではあるが、QuTechの研究はまだ始まったばかりであり、量子インターネットは間違いなく間近に迫っているものではない。InfoQは継続して、現場での進捗状況をタイムリーに記事にする。

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