革新的な量子通信技術：量子インターネットの実現が近づく

量子論を使った新しい技術は、主要国で注目されています。

上記で触れているように、下記分野毎に研究が進められています。
・量子コンピュータ
・量子通信/暗号
・量子センシング/マテリアル
・その他

このうち、量子通信のネットワーク、いわゆる「量子インターネット」で進展がありました。記事を照会します。

Scientists develop new method for high-speed, secure quantum communication

Integrated preparation and manipulation of high-dimensional flying structured photons - eLight

ようは、
新しい光伝送技術で、安全で強力な量子インターネットの実現が近づいた、
というはなしです。

そもそもの、量子インターネットという言葉については、下記で分かり易く説明しています。

古典的なインターネットとは違う「量子インターネット」の“謎めいた世界”

ざっくりいえば、0と1を直列に送信するのが従来型インターネットで、それを重ね合わせた状態で（ある意味並行して）送れるのが特徴です。

興味深いことに、はじめのレシピとして２つの光子を「量子もつれ状態」にすることから始めます。量子もつれについては過去記事に委ねますが、ようは「どんなに離れていても」同じ動きをする不思議な相関をもった状態です。

もつれあわせた片方の光子（信号光子）を、今回開発された特殊なチップ状で操作します。その際に、従来より自由度の多い空間モードと偏光を使用してた4次元の量子ドットを制御可能にしたのが今回一番の特徴です。

仕込みが終わったら、もつれ状態にあるもう片方の光子（アイドラー光子）に情報を埋め込む（リモコンの役割）ことで情報を送付するという仕組みです。

量子技術を使った通信にとどまらず、それを計算素子に使った量子コンピュータでも、一番の課題は「誤り訂正」です。関連する過去投稿を載せておきますが、まだブレークスルーは起こっていませんでした。

それが、今回の技術で従来より量子訂正機能も向上し、長距離で安全な通信が実現できるということで、量子通信の世界を一気に広げる可能性を秘めています。

どうもこの技術は量子暗号にも貢献できるようです。今の主流となったRSA暗号は、このまま量子コンピュータの技術が向上すると、現実的な時間で解読される可能性があります。関連投稿を載せておきます。

それが、今回の量子通信技術を応用することで、解読不可能な暗号化プロトコルを開発できる可能性があるそうです。

この論文は中国の研究グループが発表したものですが、この国ではこんな面白そうも計画もあります。

中国の研究者、世界初の量子もつれベース都市圏量子ネットワーク構築

これはこれでどこかで深堀してみたいですが、今回の基礎研究が国を横断して人類全体の科学技術の発展に寄与することを心から願います。