【量子物理学】量子符号化を用いた「量子もつれ」光子対の配信実験に成功

1 ： ◆NASA.emcN. ＠びらぼんφ ★：2008/07/15(火) 17:26:28 ID:???

ＪＳＴ基礎研究事業の一環として、大阪大学 大学院基礎工学研究科の井元 信之
教授らは、量子通信・量子計算の新しいノイズキャンセリング手法を開発し、これを
利用して量子情報処理のキーコンセプトである「量子もつれ」光子対を光ファイバーの
自然雑音のもとで安定して供給する実験に成功しました。

光子などの量子物理系を用いて情報を量子レベルで処理すると、非常に高いセキュリティを
持つ通信（量子暗号）や超高速演算（量子計算）が可能になることが知られています。

ただ、そのような量子レベルの信号は環境からの雑音に対して非常に弱く、現実の
条件下ではすぐに壊れてしまいます。しかし、量子物理系を拡大すると、その中に
雑音の影響を受けにくい部分（デコヒーレンスフリー部分空間＝DFS＝）が出現
することが数学的には分かっており、そのDFSに量子情報を書き込む手法の物理的
実現が待たれていました。

本研究グループは、１光子の量子情報を、２光子のDFSの量子状態に変換（符号化）
する新しい手法を考案・開発し、これを用いて、光ファイバー伝送中の雑音の影響を
抑えて量子もつれ状態を配信することに成功しました。

具体的には、１光子の量子情報から光パラメトリック変換を利用して発生させた量子
もつれ光子対のうち一方を、この変換（符号化）手法を利用して雑音のある光ファイバー
中を伝送した後、量子もつれ光子対の性質を調べました。その結果、最大の量子
もつれ状態との忠実度が０．８７という強い量子もつれ光子対を確認しました。

DFSの利用は、壊れやすい量子情報を保護するための手法であり、通信だけでなく
量子メモリーや精密計測などへの応用が期待されています。本研究によって、DFSが
量子もつれ状態に対しても有効であることが実証され、現実環境では壊れてしまう
量子情報の弱点を克服する一歩を踏み出しました。

そして本研究成果は、高いセキュリティを持つ通信や超高速演算を提供する量子情報
処理の実用化に役立つと期待しています。今後は通信波長帯での実現に向けた改良や、
量子暗号通信や量子テレポーテーションへの応用を考えています。

本研究成果は、２００８年７月１１日（米国東部時間）に米国科学誌「Nature Photonics」の
オンライン速報版で公開されます。

ソース：http://www.jst.go.jp/pr/announce/20080712/index.html
画像：http://www.jst.go.jp/pr/announce/20080712/icons/zu3-1.gif
科学技術振興機構プレスリリース　2008年7月12日

【参考】
■Nature Photonics
Robust photonic entanglement distribution by state-independent encoding onto
decoherence-free subspace
http://www.nature.com/nphoton/journal/vaop/ncurrent/abs/nphoton.2008.130.html