量子通信のための測定に基づく無雑音線形増幅

量子もつれの蒸留は、大規模な量子通信ネットワークにおいて不可欠な要素である。蒸留プロトコルは、必然的に非決定論的で、無雑音増幅などの高度な実験技術を必要とする。最近、測定記録の事後選択フィルタリングを行うことによって無雑音増幅の利点を引き出し、量子鍵配送の性能を改善できることが示された。我々は、このプロトコルを、最大で100 kmの光ファイバーに相当する伝送損失によって劣化した量子もつれに適用した。このプロトコルを使ったリソースの量子もつれは、最大にもつれたリソースを同じ通信路で受動的に伝送した場合に実現可能な量子もつれよりも強いことが分かった。さらに、このプロトコルを使わなければセキュアでない領域からの秘密鍵抽出について、原理証明の証拠も得られた。測定に基づく無雑音線形増幅には、実行が容易で成功確率が最適に近いという、物理的な無雑音線形増幅に勝る2つの利点があり、量子もつれに基づくさまざまな量子通信プロトコルにおいて有効で用途の広いツールが得られるはずである。