光量子状態の高速生成 ~光通信技術による光量子コンピューターの加速~東京大学,マサチューセッツ大学,日本電信電話,情報通信研究機構(NICT),理化学研究所

     東京大学などのグループは、シュレディンガーの猫状態と呼ばれる強い量子性(非古典性)を持つ光量子状態の生成レートを、従来手法より1000倍程度高速化することに成功した。
     誤り耐性型光量子コンピューターを実現するため、誤りを検知し訂正するための論理量子ビットが必要不可欠である。直近では、光パルスを用いた論理量子ビット生成の実証実験に成功し、誤り耐性型光量子コンピューターの実現への道筋が示されたが、実用レベルへ移行するには、その論理量子ビットの生成確率を上げる必要がある。例えば、現在広く用いられている古典コンピューターのクロックレートはギガヘルツ(10億回/1秒)に達する一方で、高い非古典性を持つ光量子状態の生成手法は基本的に確率的で、生成レートはキロヘルツ(1000回/1秒)程度であった。
     今回、従来の状態生成・測定のための量子光源・ホモダイン測定器(HD)の代わりに、新開発の光パラメトリック増幅器(OPA)と超伝導光子検出器を用い、光源および測定の周波数帯域を大幅に向上。シュレディンガーの猫状態をメガヘルツ(100万回/1秒)の生成レートで実現した。今後さらに発展させればギガヘルツの生成レートも見込まれ、実用レベルの生成レートを有した論理量子ビット生成の実現が期待される。

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