イリノイ大学アーバナ・シャンペーン校(UIUC)のグレンジャー工学部で物理学教授を務めるバージニア・ロレンツ氏が、全米科学財団(NSF)から3年間で80万ドルの助成金を授与された。この資金は、将来のコンピューティング、通信、およびセンシング応用における量子技術の信頼性と能力を向上させることに特化して配分され、基礎研究と労働力開発の両方に焦点を当てている。
この賞の中核となる研究部分は、光子メモリを構築し量子情報の保存時間を改善するための原子の利用を調査するものである。この研究は量子メモリ動作の分野における基礎理論と実験の両方を包含し、量子コンピュータおよび通信システムにおける量子情報の保存と利用の強化を目指している。量子光学と量子メモリを研究対象とするロレンツ教授は、イリノイ量子情報科学技術センター(IQUIST)に所属している。
基礎研究を超えて、この助成金には教育とアウトリーチのための重要な要素が含まれている。資金は量子理論における大学院生および学部生の訓練を支援する。さらに、量子物理学を中等学校に導入することを促進するため、高校教師向けの新しい修士課程プログラムが開発される予定である。ロレンツ氏の研究グループはまた、最近創設されたパブリック量子ネットワーク(PQN)を通じてコミュニティとの関わりをさらに深めるためにこの資金を活用する。このネットワークは商用光ファイバーケーブルを使用して、図書館や学校などの公共スペースにエンタングルした光子を配信している。
イリノイ大学アーバナ・シャンペーン校からの完全な発表内容は同校のウェブサイトで閲覧可能である。
背景
量子メモリは、量子コンピュータや通信システムにおいて量子情報を一時的に保存する装置です。従来のコンピュータがビットで情報を扱うのに対し、量子技術では「量子ビット」と呼ばれる単位を用います。量子メモリは、この量子ビットの状態を失うことなく保持する役割を果たし、将来の高度なコンピューティングやセンシング応用において、情報の信頼性と能力を向上させるために不可欠な要素となります。
光子メモリは、光の粒子である「光子」を用いて情報を記憶する仕組みです。今回の研究では、原子を利用して光子メモリの動作を改善し、量子情報の保存時間を延ばすことが目指されています。これにより、量子ネットワークにおける情報の伝達と処理の効率化が期待されています。
エンタングルした光子は、「量子もつれ」と呼ばれる現象を利用して生成された光子のペアです。量子もつれでは、2つの光子の状態が強く結びついており、一方の状態を測定すると他方の状態が瞬時に決まります。この性質を利用して、公共スペースに量子情報を配信する試みが行われており、社会との関わりを深める取り組みの一環となっています。
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2025年12月16日
