Pusan National UniversityとUlsan National Institute of Science and Technology (UNIST)の研究者たちは、物理的に異なる非同期の2つの量子光源、すなわち温かいセシウム原子蒸気アンサンブルと半導体量子ドット（QD）の間で、直接的な2光子干渉を実証しました。Light: Science & Applicationsに掲載されたこの画期的成果は、能動的なスペクトルまたは時間的な修正に依存することなく、異種の量子ハードウェアプラットフォーム間で光子の不可識別性を達成し、ハイブリッド量子ネットワークアーキテクチャの重要な構成要素を確立しました。
実験セットアップは、自己組織化インジウムヒ素/ガリウムヒ素（InAs/GaAs）量子ドットと温かいセシウム（Cs）蒸気セルを組み合わせ、単一光子生成と量子メモリ保存のトレードオフのバランスを取っています。量子ドットは高速でオンデマンドの単一光子放出に優れていますが、本来的な長期間保存能力を欠いています。逆に、温かい原子蒸気セルは自然な周波数標準と効率的な量子保存チャネルを提供します。量子ドットを12.5 Kまで冷却することで、研究チームはその放出を917.48 nmにスペクトル調整し、連続波励起されたセシウム原子から放出される917 nmのヘラルド信号光子と一致させ、2つの独立した放出源間で0.88のスペクトル重なりを達成しました。
光子の不可識別性を検証するため、共同チームはHong–Ou–Mandel（HOM）効果を介して2光子干渉を測定し、別々の光源からの2つの光子がビームスプリッターに入り、同じ出力モードに束になることを観測しました。検出器のタイミング分解能を考慮した後、セットアップは連続波励起下で0.65±0.14の干渉可視度を示しました。これは、外部光学フィルタリング、周波数変換、または挿入損失を追加する時間的再形成段階を導入することなく、独立した原子アンサンブルと固体量子ドットの間で達成された初の直接2光子干渉ベンチマークです。
Prof. Han Seb Moon（Pusan National University）とProf. Je-Hyung Kim（UNIST）が率いるこのハイブリッドアーキテクチャは、スケーラブルな量子リピーターと分散量子コンピューティングネットワークへの道を提供します。高速固体光子源が共有原子周波数標準を使用して原子メモリノードと直接インターフェースできることを実証することで、研究者たちは異種量子ハードウェアプラットフォーム間でフライング量子ビットを転送するための本質的なリンクを検証しました。
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2026年7月30日
