量子インターネットのためのフォトニック技術

June, 1, 2023, Aachen--Fraunhofer レーザ技術研究所ILTの研究者は、将来の量子ネットワーク向けの技術を開発している。
資金を提供しているのは北ラインｰウエストファリア州。Fraunhofer ILTは、現場のネットワークノードにハードウエアをインストールしており、それは、オランダDelft、QuTechの量子インターネットデモンストレータで使用される。ハードウエアは、当初、テストおよび開発プラットフォームとして役立てられ、研究者は、アーヒェンの産業パートナーおよび研究パートナーとともにネットワーキング量子コンピュータ向けの新しいコンポーネント開発にそれを使用する考えである。将来的には、そのノードは、欧州量子ネットワークに組み込まれる。最初の成果は、6月にミュンヒェンで開催される”World of QUANTUM”展示会で紹介される。

アーヒェンの量子技術
フォトニック量子技術開発の焦点は、アーヒェンで地歩を確立すること。この目的のためにFraunhofer ILTチームは、ドイツの北ラインｰウエストファリア州およびヨーロッパの研究機関や企業と密接に協力している。特に力を入れているのは、Delft工科大学(Delft University of Technology)とオランダ応用科学研究所(Dutch Organization for Applied Scientific Research )TNOとの共同研究所QuTech。Fraunhofer ILTとQuTechは、長年提携しており、量子ネットワークを開発し、利用するために戦略パートナーシップを構築し、これに必要なコンポーネントを開発している。

量子インターネットノード
ドイツおよび欧州のパートナーと共に、Fraunhofer ILTの研究者は、量子インターネットのためのコンポーネント開発のリーダーとなることを考えている。「量子インターネットとは、様々な場所の個々の量子コンピュータを接続することだ」とDr. Bernd Jungbluthは、説明している。同氏は、Fraunhofer ILTの戦略的ミッション構想量子技術長。「これは、単に2点間で量子カギを交換することと比べると､遙かに複雑である。多くのQuBits、量子プロセッサの基盤が、様々な場所でエンタングルしているからである」。

Delft、研究室では3ノードがすで相互接続に成功している。現在、オランダの3箇所に移行しようとしており、既存の光ファイバネットワーク介して、後に相互接続する。同時に､ドイツにおける最初のこの種の導入は、現在アーヒェンで構築中である、これはN-Quik資金調達プロジェクトの一環として行われている。このプロジェクトのためにMona Neubaur, NRW Minister for Economic Affairs, 産業, 北ラインｰウエストファリア州の州の気候とエネルギー保護が、2023年2月13日に、350万ユーロ助成金承認を ILTディレクタ、Constantin Häfnerに与えた。

量子ネットワーク向けコンポーネントは、この組織でテストできる。これは、Rhenish地域でエンタングルメント分散ネットワーク確立の核となる。産業および学術のパートナーは、新しい製品とアプリケーションを開発し、分散量子コンピューティングの全潜在能力を引き出すことができる。「N-Quikによりわれわれは、量子情報ネットワークの技術とインタフェース標準を確立し、量子ネットワーキングの欧州アジェンダ設定に関与することができる」とBernd Jungbluthは、説明している。

QuBitからQuantum Networkへ
アーヒェンノードの核は、ダイヤモンドの窒素空孔(NVセンタ)である。QuBitは、量子コンピュータのインタフェースとして機能する。これは、637nm波長でフォトンにより量子情報を供給する。この情報を通信光ファイバで長距離に、低損失伝送するために、特殊なデバイスが機能する、これはDelftの量子インターネットのデモンストレータのためにFraunhofer ILTで以前に開発されたものである。量子周波数変換機は、NVセンタとエンタングルしたフォトンを通信帯域1550nmに効率よく変換する。光ファイバは、1550nmで最も透明であり、低雑音である。Fraunhofer ILTの技術は、この点で新たな基準を設定している。そのSNRは、以前の先進技術よりも100倍優れている。

「われわれは、新しいテストベッドで､コンポーネントを開発し、改善されたコンポーネントをテストしたい」と、Bernd Jungbluthは、アーヒェンの研究プロジェクトを説明している。