量子コンピューティングに革命をもたらすか、それとも物理学者に手動で何かをするのを避ける新たな言い訳を与えるか、オーストリア科学技術研究所（ISTA）の研究者たちは、量子バスを用いて量子ビットをエンタングルさせる方法を実証した。能動的制御も繰り返し測定も不要で、相関した光子の流れがすべての重労働をこなす。Physical Review Xに掲載されたこの実験は、20年以上前に予測されたことを初めて証明し、エンタングル状態が自己組織化するのを誰もが初めて目撃した。

エンタングルメントは、古典論理を無視した相関を粒子間で共有させる量子現象で、より大規模な量子コンピュータやネットワークの構築に不可欠だ。これまで科学者たちは、量子ビット間に能動的に制御された単一光子を送るか、各量子ビットからの光子を一致させる必要があった。後者の方法は2022年のノーベル物理学賞を受賞したが、事後選択に依存し、常に機能するとは限らない。

そこでISTAのアレハンドロ・アンドレス＝フアネスとヨハネス・フィンクは、国際的な共同研究者とともに、環境に仕事を任せることにした。彼らの量子バス（相関した光粒子の共有源）は、遠く離れた量子ビットを自動的に同期させ、量子ビット自身の寿命を超えてエンタングルメントを安定させる。「我々の方法では、量子バスがエンタングルメントの源です」とフィンクは言う。「相関光子の連続的な流れを通じて、新しい基底状態を創り出します」。その結果、エンタングル状態は、つかの間の瞬間ではなく、必要なときにいつでも量子処理に利用できる状態で維持される。

チームは、マイクロ波光子を使用して量子ビットを光子源に結合した。これは、その低エネルギーと既存の超伝導量子ビット技術を活用するためだ。量子ビットが実際に同期していることを確認するために、彼らは量子トモグラフィーを用い、20〜80ナノ秒（1ナノ秒は10億分の1秒）の測定を行い、量子状態を再構築した。

この概念実証プロトタイプは、「複数の遠隔量子ビットを同期させるためにスケールアップできる比較的単純な方法」だとアンドレス＝フアネスは言う。しかし、まだ効率的ではなく、現在はバスが利用可能なエンタングルメントの約10％しか転送していない。研究者たちは、理論と実験の間に20年のギャップがあったのは、当初の理想化された条件が現実の研究室には完璧すぎたためだと推測している。それでも、このプロトタイプは量子光学実験に新たな機会を提供し、量子プロセッサをフォールトトレラント動作に向けて後押しする可能性がある。正直なところ、エンタングルメントが自動操縦になることを望まない人がいるだろうか？