研究者は 230 度のイオンを絡ませる

Sep 24, 2023

2023 年 2 月 2 日

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インスブルック大学著

トラップされたイオンは、これまでは 1 つの同じ実験室でのみエンタングルされていました。 今回、インスブルック大学のトレイシー・ノーサップ氏とベン・ラニオン氏率いるチームは、230メートルの距離にわたって2つのイオンを絡ませることに成功した。

このネットワークのノードは、オーストリアのインスブルックの西にある Campus Technik の 2 つの研究室に収容されていました。 この実験は、トラップされたイオンが都市、そして最終的には大陸にまたがる将来の量子ネットワークの有望なプラットフォームであることを示しています。

トラップされたイオンは、量子コンピューターやその他の量子技術を構築するための主要なシステムの 1 つです。 このような複数の量子システムをリンクするには、量子情報を送信できるインターフェースが必要です。

近年、インスブルック大学実験物理学科のノーサップ氏とラニヨン氏率いる研究者らは、光空洞内に原子をトラップすることで量子情報を光粒子に効率的に伝達できるようにする方法を開発した。 次に、光粒子を光ファイバーを通して送り、異なる位置にある原子を接続します。

今回、彼らのチームは、パリ・サクレー大学のニコラ・サングアール率いる理論家と共同で、数メートル以上離れて捕捉された2つのイオンを初めて絡ませることに成功した。

2 つの量子システムは 2 つの研究室に設置されました。1 つは実験物理学科が入っている建物内、もう 1 つはオーストリア科学アカデミーの量子光学・量子情報研究所が入っている建物内です。

「これまで、捕捉されたイオンは、同じ実験室内で数メートルにわたって互いに絡み合うことしかできませんでした。これらの結果は、共有制御システムと、はるかに長い距離を移動するのには適さない波長の光子（光粒子）を使用して達成されました。 」とラニヨン氏は説明する。

長年の研究開発を経て、インスブルックの物理学者たちはキャンパス全体で 2 つのイオンを絡ませることに成功しました。 「これを行うために、イオンと絡み合った個々の光子を500メートルの光ファイバーケーブルで送り、それらを互いに重ね合わせ、離れた2つのイオンの絡み合いを交換しました」とノーサップ氏は実験について説明した。 「私たちの結果は、トラップされたイオンが量子コンピューター、量子センサー、原子時計の将来の分散ネットワークを実現するための有望なプラットフォームであることを示しています。」

Lanyon と Northup のチームは、欧州連合の量子旗艦の下にある国際プロジェクトである Quantum Internet Alliance の一部です。 最新の結果は Physical Review Letters に掲載されています。

詳しくは： V. Krutyanskiy et al、230 メートル離れたトラップイオン量子ビットのもつれ、Physical Review Letters (2023)。 DOI: 10.1103/PhysRevLett.130.050803

雑誌情報:物理的なレビューレター

インスブルック大学提供