｢量子｣とは原子、光子や電子など、波と粒子の性質を併せ持つ極小の物質。ひとつの量子で複数の状態を同時に表現するかさね合わせや、複数の量子が離れていても互いに影響し合うもつれ合い
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🌏画像はサービスです。昔は北極が４つだったの？？？
2020.04.01 11:00 PM
米ハーバードとMITの研究チームが｢量子リピーター｣ぽいシステムを開発したそうです。量子インターネットの実現に向けて、小さいけれど大事な一歩を踏み出しました。
量子時代の幕開け
｢量子｣とは原子、光子や電子など、波と粒子の性質を併せ持つ極小の物質。ひとつの量子で複数の状態を同時に表現するかさね合わせや、複数の量子が離れていても互いに影響し合うもつれ合いなど、量子力学における特殊な法則が明らかになっています。
従来型のコンピューターや情報機器は｢0｣か｢1｣のどちらかの状態を表す｢ビット（bit）｣を使っていますが、自然界に存在する光子や電子はかさね合わせにより｢0｣と｢1｣両方の状態をひとつの量子ビット（Qubit）で同時に表します。しかも、もつれ合わせの法則により、離れていてもビット同士が影響し合い、瞬時に同期するというふしぎな挙動も確認されています。
これらの性質を利用した量子技術を暗号システムに応用すれば、解読不可能な｢究極の暗号｣を作ってインターネットの安全性を高められます。センサーに応用すればGPSに頼らなくても正確な位置を把握できるようになりますし、従来のコンピューターでは時間がかかりすぎて解答できなかった問題が解けるようにもなる！と多方面から量子技術に期待が寄せられているのです。
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量子ネットワークの課題
でも量子を制御するのは難しく、まだ実用域には達していません。
略
従来のリピーターはLANケーブルを伝わってきた電気信号を測定し、増幅して伝送距離を延長する働きをしています。情報はこのようにして世界中に送られています。量子ネットワークも基本的には同じですが、扱うのは電気信号ではなく単一光子なんです
とハーバード大学院生で物理学者のMihir Bhaskarさんは米Gizmodoに語っています。
量子情報のやりとり
では実際どうやって光子に情報を運ばせるのでしょうか。
単一光子を光ファイバーケーブルで送ると、せいぜい数キロで減衰してしまうそうです。だから、町ひとつ離れた接続ポイント間で情報をやりとりしたい場合は、途中でリピーターを使ってA地点から送られてきた情報を読み取り、増幅してB地点に送る必要があります。ところが、量子情報は読み取られる（測定される）と同時に破壊されてしまうという特殊な性質があるので、従来のリピーターのようにはいきません。
そこで、ハーバードとMITの合同研究チームがリピーターのような働きをする｢中央接続ポイント｣を開発し、光子が配送される距離を半分に減らしました。ざっくり説明すると、まずマイナス273℃（ほぼ絶対零度ですね）に冷やされた希釈冷凍機内に特殊なダイヤモンドを設置しました。このダイヤにはあらかじめ炭素原子2個がシリコン（ケイ素）原子1個に置き換えられた空孔があり、この空いているところに光子の量子状態を保存できます。
このシステムにA地点から単一光子が送られてきます。光子の量子状態がダイアモンドの空孔に保存されている間に、B地点から別の単一光子が送られてきます。ふたつの光子はダイアモンド内にいる間にもつれ合い、同期されることによりふたつの量子にしか読み取れない暗号鍵が作られるので、その暗号鍵を使って光子間で情報を暗号化したり解読したりできる、という仕組みなのだそう。
とても複雑なので、詳しくは『Nature』誌に掲載された研究もご参照ください。
https://www.gizmodo.jp/amp/2020/04/scientists-save-quantum-states-in-a-diamond.html?fbclid=IwAR1aycjqVhJRZ-wFZ1YYsCdNidVRtVqbpYkw86PnJF8bXFTXmYAcjN3oeMw&;__twitter_impression=true
＊抜粋記事です。全文はリンク先へお願い致します。
