論文の概要: A cold atom temporally multiplexed quantum memory with cavity-enhanced noise suppression

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2003.08418v1
• Date: Wed, 18 Mar 2020 18:13:40 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-28 20:05:48.517640
• Title: A cold atom temporally multiplexed quantum memory with cavity-enhanced noise suppression
• Title（参考訳）: キャビティエンハンスドノイズ抑制を用いた寒冷原子時空間多重量子メモリ
• Authors: Lukas Heller, Pau Farrera, Georg Heinze, Hugues de Riedmatten
• Abstract要約: レーザー冷却した8,7$Rb原子の雲に時間多重量子リピータノードを示す。 低微細な光学キャビティ内に原子アンサンブルを埋め込むことにより、マルチモード動作で発生する付加ノイズを強く抑制する。 報告された能力は、多重量子メモリに基づく量子リピータアーキテクチャの重要な要素である。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Future quantum repeater architectures, capable of efficiently distributing information encoded in quantum states of light over large distances, will benefit from multiplexed photonic quantum memories. In this work we demonstrate a temporally multiplexed quantum repeater node in a laser-cooled cloud of $^{87}$Rb atoms. We employ the DLCZ protocol where pairs of photons and single collective spin excitations (so called spin waves) are created in several temporal modes using a train of write pulses. To make the spin waves created in different temporal modes distinguishable and enable selective readout, we control the dephasing and rephasing of the spin waves by a magnetic field gradient, which induces a controlled reversible inhomogeneous broadening of the involved atomic hyperfine levels. We demonstrate that by embedding the atomic ensemble inside a low finesse optical cavity, the additional noise generated in multi-mode operation is strongly suppressed. By employing feed forward readout, we demonstrate distinguishable retrieval of up to 10 temporal modes. For each mode, we prove non-classical correlations between the first and second photon. Furthermore, an enhancement in rates of correlated photon pairs is observed as we increase the number of temporal modes stored in the memory. The reported capability is a key element of a quantum repeater architecture based on multiplexed quantum memories.
• Abstract（参考訳）: 将来の量子リピータアーキテクチャは、遠く離れた光の量子状態に符号化された情報を効率的に分散することができる。 本研究では, レーザー冷却雲内における時相多重量子リピータノードを, $^{87}$rb 原子で実演する。 我々はDLCZプロトコルを用いて、光子対と1つの集合スピン励起(いわゆるスピン波)を複数の時間モードで書き込みパルスを用いて生成する。 異なる時間モードで生成されたスピン波を識別可能とし、選択的読み出しを可能にするため、磁場勾配によるスピン波の強調と強調を制御し、関連する原子超微粒子の可逆的不均質化を誘導する。 低精細な光学空洞内に原子アンサンブルを埋め込むことにより、マルチモード動作で発生する追加ノイズが強く抑制されることを示す。 フィードフォワード読み出しを利用して、最大10の時間モードの区別可能な検索を示す。 各モードについて、第一光子と第二光子の間の非古典的相関を証明する。 さらに、メモリに記憶されている時間モードの数を増やすことにより、相関光子対の速度の増大が観察される。 報告された能力は、多重量子メモリに基づく量子リピータアーキテクチャの重要な要素である。

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