ロチェスタ大とRIT、実験的量子通信ネットワークを開発

July, 11, 2025, New York--ロチェスタ大学とロチェスタ工科大学の研究者は、2本の光ファイバを使用して、キャンパスを実験的な量子通信ネットワークに接続した。
Optica Quantum誌に掲載された新しい論文では、科学者たちは、ロチェスター量子ネットワーク(RoQNET)について説明している。これは、シングルフォトン、光波長を使用して室温で光ファイバラインに沿って約11マイルの情報を送信するものである。

量子通信ネットワークは、情報の送信セキュリティを大幅に向上させる可能性を秘めており、検出されることなく、メッセージを複製したり傍受したりすることができなくなる。量子通信は、原子や超伝導体、さらにはダイヤモンドのような材料の欠陥を使用して物理的に作成できる量子ビット、つまりqubitsで動作する。しかし、フォトン(光の個々の粒子)は、長距離量子通信に最適なタイプの量子ビットである。

フォトンが量子通信に有望なのは、理論的には、すでに地球を縦横に横断している既存の光ファイバ通信回線を介して伝送できるという理由もある。量子ドットやトラップされたイオンなどの量子ビットソースには、量子コンピューティングの特定のアプリケーションや様々な種類の量子センシングに対する独自の利点があるため、将来的には多くの種類の量子ビットが利用される可能性がある。ただし、フォトンは既存の通信回線と最も互換性がある。この新しい論文は、ネットワーク内の異なるタイプの量子ビット間の量子通信を実現することに焦点を当てている。

「これは、通信を保護し、分散コンピューティングとイメージングへの新しいアプローチを強化する量子ネットワークを作成するエキサイティングなステップである」と、ロチェスター大学の取り組みを主導したNickolas Vamivakas、Marie C. WilsonおよびJoseph C. Wilson光学物理学教授は語っている。「他のグループが実験的な量子ネットワークを開発しているが、RoQNETは、量子光生成用の統合量子フォトニックチップと固体ベースの量子メモリノードの使用においてユニークである。」

ロチェスター大学とRITのチームは、光学、量子情報、フォトニクスの専門知識を組み合わせて、量子ネットワークを促進することができるフォトニック集積回路の技術を開発した。現在、量子通信に光ファイバ回線を活用する取り組みには、かさばる高価な超伝導ナノワイヤ単一光子検出器(SNSPD)が必要だが、この障壁を取り除くことを望んでいる。

RIT の Kate Gleason College of Engineering の Stefan Preble 教授は、「フォトンは光速で移動し、その広範囲の波長により、様々なタイプの量子ビットとの通信が可能になる。われわれは分散型量子エンタングルメントに焦点を当てている。RoQNET はそれを実現するためのテストベッドである」と話している。

最終的には、研究チームは RoQNET をニューヨーク州内の他の研究施設 (ブルックヘブン国立研究所、ストーニーブルック大学、空軍研究所、ニューヨーク大学) に接続したいと考えている。