論文の概要: 648 Hilbert space dimensionality in a biphoton frequency comb

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2005.07759v1
• Date: Fri, 15 May 2020 19:38:21 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-20 03:05:29.977451
• Title: 648 Hilbert space dimensionality in a biphoton frequency comb
• Title（参考訳）: 648 双光子周波数コムにおけるヒルベルト空間次元
• Authors: K.-C. Chang (1), X. Cheng (1,2), M. C. Sarihan (1), A. Kumar (1), Y. S. Lee (1), T. Zhong (3), Y.-X. Gong (4), Z. Xie (5), J. H. Shapiro (6), F. N. C. Wong (6), and C. W. Wong (1) ((1) Fang Lu Mesoscopic Optics and Quantum Electronics Laboratory, Department of Electrical Engineering, University of California, Los Angeles, CA, USA) ((2) State Key Laboratory of Information Photonics and Optical Communications, Beijing University of Posts and Telecommunications, Beijing, PR China) ((3) Institute for Molecular Engineering, University of Chicago, Chicago, Illinois, USA) ((4) National Laboratory of Solid State Microstructures and School of Physics, Nanjing University, Nanjing, PR China) ((5) National Laboratory of Solid State Microstructures and School of Electronic Science and Engineering, Nanjing University, Nanjing, PR China) ((6) Research Laboratory of Electronics, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA, USA)
• Abstract要約: 時間周波数の絡み合いにより、粒子当たりの複数の量子ビットの高次元符号化が可能となる。 我々は、時間周波数ヒルベルト空間の次元が少なくとも648である超絡み合い、モードロック、双光子周波数コムを実証する。 ホン・オ・マンデルによるバイフォトン量子ビットの復活は、61の時間ビンの繰り返し、19の周波数ビン上のバイフォトン結合スペクトルの相関、および98.4%までの高次元量子ビットの全体的な観察によって観察される。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.5980282570797892
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Qubit entanglement is a valuable resource for quantum information processing, where increasing its dimensionality provides a pathway towards higher capacity and increased error resilience in quantum communications, cluster computation and quantum phase measurements. Time-frequency entanglement, a continuous variable subspace, enables the high-dimensional encoding of multiple qubits per particle, bounded only by the spectral correlation bandwidth and readout timing jitter. Extending from a dimensionality of two in discrete polarization variables, here we demonstrate a hyperentangled, mode-locked, biphoton frequency comb with a time-frequency Hilbert space dimensionality of at least 648. Hong-Ou-Mandel revivals of the biphoton qubits are observed with 61 time-bin recurrences, biphoton joint spectral correlations over 19 frequency-bins, and an overall interference visibility of the high-dimensional qubits up to 98.4%. We describe the Schmidt mode decomposition analysis of the high-dimensional entanglement, in both time- and frequency-bin subspaces, not only verifying the entanglement dimensionality but also examining the time-frequency scaling. We observe a Bell violation of the high-dimensional qubits up to 18.5 standard deviations, with recurrent correlation-fringe Clauser-Horne-Shimony-Holt S-parameter up to 2.771. Our biphoton frequency comb serves as a platform for dense quantum information processing and high-dimensional quantum key distribution.
• Abstract（参考訳）: 量子ビットの絡み合いは量子情報処理の貴重な資源であり、量子通信、クラスタ計算、量子位相測定において、その次元性の増加はより高い容量への経路とエラーレジリエンスの増大をもたらす。 連続変数部分空間である時間周波数の絡み合いは、スペクトル相関帯域と読み出しタイミングジッタのみに制限される粒子毎の複数の量子ビットの高次元符号化を可能にする。 離散偏極変数における 2 の次元から拡張し、超エンタングル、モードロック、双光子周波数コムを少なくとも 648 の時間周波数ヒルベルト空間次元で示す。 双光子量子ビットのホン・ウー・マンデル復調は、61のタイムビン反復、19の周波数ビン上の二光子合同スペクトル相関、98.4%までの高次元量子ビットの全体的な干渉可視性で観察される。 本稿では, 高次元エンタングルメントのシュミットモード分解解析について, 時間と周波数の2つの部分空間で記述し, エンタングルメント次元の検証だけでなく, 時間周波数のスケーリングについても検討する。 高次元量子ビットのベル違反を18.5の標準偏差まで観測し、相関-フリンジグルージャ-ホーン-シモニー-ホルト s パラメータを 2.771 まで繰り返し測定した。 我々のbiphoton周波数コムは、高密度量子情報処理と高次元量子鍵分布のプラットフォームとして機能する。

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