論文の概要: Protecting Quantum Superposition and Entanglement with Photonic
Higher-Order Topological Crystalline Insulator
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2006.07963v1
- Date: Sun, 14 Jun 2020 18:03:28 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-14 19:01:55.115722
- Title: Protecting Quantum Superposition and Entanglement with Photonic
Higher-Order Topological Crystalline Insulator
- Title（参考訳）: フォトニック高次トポロジカル結晶絶縁体による量子重畳と絡み合いの保護
- Authors: Yao Wang, Bi-Ye Xie, Yong-Heng Lu, Yi-Jun Chang, Hong-Fei Wang, Jun
Gao, Zhi-Qiang Jiao, Zhen Feng, Xiao-Yun Xu, Feng Mei, Suotang Jia, Ming-Hui
Lu, Xian-Min Jin
- Abstract要約: 本稿では,フォトニック高次トポロジカル結晶絶縁体の実験的観察と2次元格子における量子重ね合わせと絡み合いに対するトポロジ的保護について述べる。
単一光子ダイナミクスと保護された絡み合いは、拡散誘起デコヒーレンスから多部量子状態を分離する固有の位相保護機構を示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 10.847084154651236
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Higher-order topological insulator, as a newly found non-trivial material and
structure, possesses a topological phase beyond the bulk-boundary
correspondence. Here, we present an experimental observation of photonic
higher-order topological crystalline insulator and its topological protection
to quantum superposition and entanglement in a two-dimensional lattice. By
freely writing the insulator structure with femtosecond laser and directly
measuring evolution dynamics with single-photon imaging techniques, we are able
to observe the distinct features of the topological corner states in C_4 and
C_2 photonic lattice symmetry. Especially, we propose and experimentally
identify the topological corner states by exciting the photonic lattice with
single-photon superposition state, and we examine the protection impact of
topology on quantum entanglement for entangled photon states. The single-photon
dynamics and the protected entanglement reveal an intrinsic topological
protection mechanism isolating multi-partite quantum states from
diffusion-induced decoherence. The higher-order topological crystalline
insulator, built-in superposition state generation, heralded single-photon
imaging and quantum entanglement demonstrated here link topology, material, and
quantum physics, opening the door to wide investigations of higher-order
topology and applications of topological enhancement in genuine quantum regime.
- Abstract（参考訳）: 新たに発見された非自明な物質と構造である高階位相絶縁体は、バルク境界対応を超える位相相を持つ。
ここでは、フォトニック高次トポロジカル結晶絶縁体とその2次元格子における量子重ね合わせと絡み合いに対するトポロジ的保護について実験的に観察する。
フェムト秒レーザーで絶縁体構造を自由に書き、単光子イメージング技術で直接進化力学を計測することで、C_4およびC_2フォトニック格子対称性における位相角状態の異なる特徴を観察することができる。
特に,1光子重畳状態によるフォトニック格子の励起による位相角状態の同定および実験的同定を行い,絡み合った光子状態に対するトポロジーの量子絡み合いに対する保護効果について検討する。
単一光子ダイナミクスと保護された絡み合いは、拡散誘起デコヒーレンスから多部量子状態を分離する固有の位相保護機構を示す。
高次トポロジカル結晶絶縁体、重ね合わせ状態の生成、一光子イメージングと量子エンタングルメントは、ここでリンクトポロジ、物質、量子物理学を実証し、高次トポロジと真の量子状態におけるトポロジ的拡張の幅広い研究への扉を開いた。
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