インスブルック大学の研究者たちは、10個の個別の量子ビットを別々の光子とエンタングルさせることに成功し、量子ネットワークの分野で重要な進歩を遂げました。2025年8月21日に「フィジカル・レビュー・レターズ」誌に発表されたこの成果は、量子プロセッサを相互接続するためのスケーラブルなアプローチを提示するものです。
ベン・ラニオン教授率いる研究チームは、プロトタイプの量子コンピュータ内で10個のカルシウムイオンの連鎖を利用しました。精密な電場制御により、各イオンは光学キャビティに導かれました。そこでレーザーパルスが、イオンの量子状態と光子の偏光とのエンタングルメントをトリガーし、各イオンにリンクされた光子のストリームを生成しました。この技術は、以前の実験で2〜3個の量子ビットしか光子とエンタングルメントできなかったのに対し、大幅な進歩を示しています。
この手法は、平均イオン-光子エンタングルメント忠実度で92%という高い精度を達成しており、その信頼性を示しています。この技術の拡張性は特筆すべき利点であり、数百個のイオンを含むより大きなレジスタへの適用を可能にします。これは、広大な距離を越えて量子プロセッサを接続するために不可欠な能力です。
この技術は、その極めて高い精度で知られる光原子時計の性能向上にも貢献する可能性を秘めています。これらの時計を量子ネットワークでリンクすることにより、比類なき精度を持つグローバルな時刻同期システムを確立できる可能性があります。このようなシステムは、宇宙の年齢に相当する期間でも1秒未満の誤差で時刻を維持できる可能性があり、精密な時間同期を必要とする分野に革命をもたらすでしょう。
オーストリア科学基金（FWT）や欧州連合（EU）などの支援を受けたこの先駆的な研究は、将来の量子技術の基盤となる重要な一歩です。これは、量子ネットワーク分野における勢いの高まりを示しており、量子リピータの開発や、分散型量子コンピューティング、量子セキュア通信などの応用に関する継続的な取り組みが行われています。シスコのような企業も、室温で動作し既存の光ファイバーインフラストラクチャを活用する量子ネットワークエンタングルメントチップを開発するなど、進歩を遂げており、量子コンピューティングを今後5〜10年で実用化することを目指しています。最近、理論物理学者によって発見された、すべての次元にわたる量子エンタングルメントの普遍的な規則は、この基本的な現象への理解をさらに深め、より高度な量子応用の道を開いています。