米国エネルギー省（DOE）Brookhaven National LaboratoryとStony Brook University (SUNY)の研究者らは、米国初となる恒久的な自由空間光（FSO）量子リンクの実証に成功した。Stony BrookのQuantum WatchtowerとBrookhavenのQuantum Lighthouseの間で運用されるこのシステムにより、研究チームは単一光子および量子もつれ光子対を13マイル（21キロメートル）の大気圏を通して伝送し、全米で最も長い都市圏量子ネットワークに「無線」区間を追加した。
低高度で乱流の多い地表大気を通して、誘導されていない単一光子を伝送することには、重大な工学的課題が伴う。熱変動、風、地上構造物が光の波面を歪め、空間コヒーレンスの喪失や単一光子結合の失敗を引き起こす：
- 望遠鏡とアダプティブオプティクスの統合：Brookhaven’s Instrumentation Departmentが開発した（Vera C. Rubin Observatoryの天文望遠鏡設計を参考にした）このシステムは、5ミクロンのファイバーコア出力を25インチ（0.6メートル）の主鏡ビームに拡大する。キロヘルツ周波数で動作する変形可能鏡がリアルタイムでアダプティブオプティクス補正を実行し、大気乱流に対抗した上で、受信端において光を再び5ミクロンのファイバーコアに集光する。
- 赤外線量子波長：通信帯波長（約1550nm）を必須とする商用光ファイバーネットワークとは異なり、自由空間光リンクでは原子系や物理量子プロセッサに固有の赤外線波長を伝送できるため、波長変換のオーバーヘッドなしに遠隔地の原子メモリをもつれさせる直接的なチャネルを確立できる。
- 昼夜を問わない量子もつれ検証：2026年8月19日午前0時26分（東部時間）、LighthouseはWatchtowerからFSOリンクを介して送信された量子もつれ光子対の到達を記録した。その後、研究チームは日中における高精度伝送を実証し、単一光子の光学追跡とビーム安定化の妥当性を検証した。
この13マイルのStony Brook–Brookhaven FSOリンクは、既存の161マイル・8ノードからなるLong Island光ファイバー量子ネットワークに直接統合されている。今回の成果は、より広範なインフラ拡張の一環である：
- Stony Brook–Yaleノード接続：コネチカット州New HavenのYale Universityに、3つ目となる同一仕様の光学施設が建設された。研究チームはLong Island Soundを横断する30マイル（48キロメートル）の自由空間量子もつれリンクを確立する準備を進めており、ニューヨークとコネチカットの量子ノードを橋渡しする予定である。
- 量子IoTと衛星：Stony Brook Quantum Institute所長のDr. Eden Figueroa氏とBNLの科学者Justine Haupt氏が率いる研究チームは、屋上望遠鏡インフラを用いて古典的および量子的な低軌道（LEO）衛星の追跡を行い、世界規模の衛星ベース量子鍵配送（QKD）および分散量子コンピューティングに向けた地上局の基盤づくりを進める。
DOE Office of Science、National Science Foundation (NSF)、およびニューヨーク州のEmpire State Development（3億ドル規模のSUNY Stony Brook Quantum Innovation Hubに資金を提供）の支援を受け、この成果はDOE Genesis Mission frameworkのもとで地域分散型量子ネットワークを前進させるものである。
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2026年8月21日
