大阪大学，浜松ホトニクス，情報通信研究機構（NICT）は，最大12チャンネルの超伝導ナノワイア単一光子検出器（SNSPD）システムを試作，フィールド実証を行ない，国産化への道筋をつけた（ニュースリリース）。

誤り耐性型汎用量子コンピュータの実現には，システムを1つ1つのモジュールに分割して，それらをネットワーク状に接続してネットワーク型量子コンピュータとすることが重要と考えられている。

ネットワーク化には量子コンピュータから光子を飛ばして量子情報を運び，量子テレポーテーションを使って量子コンピュータに量子情報を転送する。この量子テレポーテーションのために，高効率，低暗計数かつ多チャンネルの超伝導光子検出器が必要となる。

このようなハイエンドな超伝導光子検出器は，いくつかの海外のスタートアップで製品化も実現しており，国内ではNICTを中心に開発が行なわれてきた。

今回，ムーンショット目標6のプロジェクトにおいて，最大12チャンネルの超伝導ナノワイア単一光子検出素子を実装可能なSNSPDシステムを浜松ホトニクスがNICTの協力を得て作製し，そのSNSPDシステムの11チャンネルそれぞれにおいて量子もつれ光子の検出を確認し，実際の量子ネットワーク実験で利用可能なことを大阪大学において検証した。

開発したSNSPDの11チャンネルの動作確認を行なう有効な方法として，量子ネットワークで配信される量子もつれ光子対の評価実験を行なった。量子もつれから得られる情報は，量子力学特有の性質をもち，古典的には真似できないため，確実に量子力学の性質を捉えていることがわかる。

大阪大学が開発したタンデム型type-II疑似位相整合PPLN導波路を利用した自発的パラメトリック下方変換（SPDC）により，偏光量子もつれ光子対発生を行なう。この際，励起光は780nmであり，発生した2つの光子は光通信波長帯である1540nmと1582nmになる。

量子もつれ状態を確認するために，2つの光子の偏光を判別し，SNSPDにより光子検出を行なう。この光子検出の情報を元に量子状態トモグラフィを行なうと，2つの光子の状態を記述する密度行列が再現され，量子もつれの有無を判別することができる。

11チャンネルのSNSPDを使って，10回の量子状態トモグラフィを行なった結果，どのチャンネルでも強い量子もつれが観測され，SNSPDが十分に量子力学の性質を実証できることを確認した。

今回の成果によって，ハイエンドなSNSPDシステムの国産化が見えてきた。量子コンピュータだけでなく，量子暗号通信，量子ネットワーク，量子センシングなど，量子2.0技術での活用が期待されるとしている。