光ファイバー通信に近い波長で量子テレポーテーションの実証に成功

SF作品では「スター・トレック」の転送装置のように当たり前のようにテレポーテーションが登場しますが、現実における量子テレポーテーションはSFのように人や物が移動する瞬間移動ではなく、光が持つ量子の状態だけを離れた別の光へ写し替える技術のこと。ドイツの研究チームが、量子テレポーテーションを「今あるインターネット技術に近い条件」で実証したとする論文を学術誌「Nature Communications」で発表しました。

Telecom-wavelength quantum teleportation using frequency-converted photons from remote quantum dots | Nature Communications
https://www.nature.com/articles/s41467-025-65912-8

From sci-fi to reality: Researchers realise quantum teleportation using today’s internet tech | News | CORDIS | European Commission
https://cordis.europa.eu/article/id/462587-from-sci-fi-to-reality-researchers-realise-quantum-teleportation-using-today-s-internet-tech

Physicists Pull Off ‘Impossible’ Quantum Teleportation Using Existing Internet Technology
https://studyfinds.org/physicists-pull-off-quantum-teleportation-using-existing-internet-technology/

ドイツ・シュツットガルト大学のティム・ストローベル氏らの研究チームは、半導体の小さな発光デバイスである量子ドットを使って2つの別々の装置の間で量子テレポーテーションを成立させました。

研究チームはまず片方の装置で「写し替えたい情報を載せた光」を用意し、もう片方の装置で「量子もつれした光のペア」を用意しました。その上で量子もつれを利用した手順によって、最初の光が持っていた量子の状態がもつれペアのもう片方へ写し替わったとしています。

研究チームは光を通信に向いた周波数にそろえるため、光の波長を変える周波数変換器を使い量子の情報を保ったまま光の波長だけを変えたそうです。装置の働きについて科学系メディアのStudy Findsは「翻訳機のように波長だけを変えて量子情報は保つ仕組み」と説明しています。

欧州委員会の研究情報サイトであるCORDISは、研究チームが光を「1515nm」という通信向きの波長へ変換し、普段インターネット接続で使われている光ファイバーと相性がいい条件に寄せたことを指摘しています。また、CORDISは「普通の信号を送ったのではなく、光の量子状態を写し替えた」という点を強調しました。

CORDISによると今回の実験の成功率は「72.1％」で、量子を使わずに「それっぽく見せる」場合の目安とされる「66.7％」を上回りました。CORDISはこの差を「量子テレポーテーションが成功した」根拠として扱っています。論文上でも、写し替えがどれくらい元の状態に近いかを表す忠実度を用いて、量子テレポーテーションが成立したと評価しています。

一方でStudy Findsは「成功の頻度が1時間に数回程度だった」と書いており、現状は成立条件を示した段階だと伝えています。さらに「実験には摂氏マイナス260度台の極低温が必要だった」ともStudy Findsは述べています。CORDISも波長変換の仕組みが複雑でコストがかかりやすい点、極低温が必要な点を課題として挙げています。

CORDISは、通信に向いた波長へ寄せた上で別々の装置の間で量子テレポーテーションを示した点を「既存の光ファイバー基盤を活用できる可能性につながる」と位置付けています。

ソーシャルニュースサイトのHacker Newsでは「量子テレポーテーションは相対性理論を破ることにならないのか？」という質問があり、これに対して「量子状態は直接測れないため、状態が光より速く移ったように見えてもそれだけでは情報にならない。テレポーテーションには古典通信も必要で、結局は光速を超えない」という説明が投稿されています。