ペンシルベニア大学 の研究室で 技術者たちは、光子のもつれが完全に破壊された後でも量子スキルミオンがそのトポロジー構造を保つチップを作製した。この発見は 2026年30月 に Nature Physicsに発表され、トポロジー的性質が最も壊れやすい量子結合の一つを失っても生き残り得ることを示している。
Liang Feng が率いるチームは、筆頭著者である Haoqi Zhao の参加を得て 小型チップを Singh Center for Nanotechnologyで作製した。チップ上でもつれた光子の対が生成され、その後、一方の光子に特徴的な偏光パターン、すなわち量子スキルミオンが付与された。次に研究者たちは、このパターンのトポロジー的性質を二つの光子の全体的な量子状態へと転写した。系にますます強い妨害、たとえば外来光を加えると、もつれは消滅したが、スキルミオンにおける偏光状態の周回数を定める数は変わらなかった。
髪の渦を思い浮かべてほしい。個々の毛は動いても、全体の模様とうずの方向は保たれる。トポロジー不変量であるスキルミオンもまさにこのように振る舞う。臨界破壊閾値を超えない限り、局所的な擾乱に依存しないのだ。もつれが消えた後でも、量子ディスコードで測定されるより一般的な量子相関は保たれていた。
これは将来の量子ネットワークにおいて情報をいかに保護するかという考え方を変える。壊れやすいもつれだけに頼るのではなく、妨害により長く耐える安定したトポロジーパターンにデータを符号化できるのだ。この発見はまた、トポロジーと量子相関全般との関係についての理解を深めるものでもある。
特別に設計されたチップで得られた結果は、トポロジーがもつれとは独立に存在し得ることを裏付け、より信頼性の高い量子通信と量子計算への道を開く。
