University of Vienna、プログラマブル量子フォトニックプロセッサの初の軌道上運用を実証

2026年9月29日・2分読了

University of Vienna と Vienna Center for Quantum Science and Technology (VCQ) が率いる研究チームは、低軌道（LEO）における二光子量子干渉とプログラマブル行列実行の初の実証を達成しました。D-Orbit の ION SCV プラットフォームに搭載された 3U ナノサテライトペイロード（SpaceX Transporter-14 によって510kmの太陽同期軌道に打ち上げられた）に展開されたこの実験は、宇宙搭載量子ハードウェアを、状態配信通信（衛星QKDなど）から、能動的なオンボードエッジ量子処理へと移行させるものです。

厳格なサイズ・重量・電力（SWaP）制約（重量9.8kg、占有容積15cm×15cm×45.3cm、消費電力10ワット）の下で動作するこのハイブリッドシステムは、405nm連続波励起の自発パラメトリック下方変換（SPDC）単一光子源、6モード汎用フォトニック集積回路（uPIC）、および受動消光型単一光子アバランシェダイオード（SPAD）アレイを組み合わせています。フェムト秒レーザー書き込みガラス回路は、熱光学マイクロヒーターで駆動される15個のマッハ・ツェンダー干渉計（MZI）を組み込んでおり、平均古典忠実度0.949で任意の3×3部分ユニタリ行列プログラミングを可能にします。軌道上の8か月間にわたり、ペイロードは、結晶縮退温度32.5°Cで非古典的二光子Hong-Ou-Mandel（HOM）干渉（可視度= 0.908 ± 0.191）を観測することに成功し、ロケット打ち上げ時の振動、熱サイクル、宇宙放射線の中でも光子の識別不能性が維持できることを実証しました。

IFN-CNR Milano、DLR、Politecnico di Milano と共同で開発されたこのプロジェクトは、衛星搭載画像解析と地球観測データ削減のためのハードウェア基盤を確立します。軌道上で線形光学変換を受動的に実行することにより、フォトニックプロセッサはオンボードの量子機械学習推論を実行し、ダウンリンク前に大量のリモートセンシングデータを圧縮して、地上伝送の遅延ボトルネックを回避できます。

研究プレプリントはarXiv:2609.25248 こちらでご覧ください。

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