論文の概要: Optimal Strategies for Optical Quantum Memories Using Long-Lived Noble-Gas Spins

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2007.08770v3
• Date: Mon, 04 Nov 2024 02:12:07 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-11-06 14:55:53.390419
• Title: Optimal Strategies for Optical Quantum Memories Using Long-Lived Noble-Gas Spins
• Title（参考訳）: 長寿命希ガススピンを用いた光量子メモリの最適戦略
• Authors: Or Katz, Eran Reches, Roy Shaham, Eilon Poem, Alexey V. Gorshkov, Ofer Firstenberg,
• Abstract要約: 希ガスの核スピンは、非常に長いコヒーレンス時間を示し、量子情報の長期記憶媒体として機能する可能性がある。 我々は、光の量子状態を希ガスの集合スピン状態にマッピングする2つのメカニズムの性能を分析し、比較する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: Nuclear spins of noble gases exhibit exceptionally long coherence times and can potentially serve as a long-lived storage medium for quantum information. We analyze and compare the performance of two mechanisms for mapping the quantum state of light onto the collective spin state of noble gases. The first mechanism utilizes collisional exchange with the electronic spin state of metastable noble-gas atoms, while the second relies on spin-exchange collisions with ground-state alkali-metal atoms. We describe the operation of an optical quantum memory relying on these two mechanisms using a compact model and study strategies that optimize the memory storage efficiency. Through numerical simulations, we identify optimal sequences for storing optical signals with different signal bandwidths and electronic spin relaxation rates. This work highlights the qualitative difference between the two approaches for using noble gases as long-lived quantum memories at non-cryogenic conditions and outlines the regimes in which they are expected to be efficient.
• Abstract（参考訳）: 希ガスの核スピンは、非常に長いコヒーレンス時間を示し、量子情報の長期記憶媒体として機能する可能性がある。 我々は、光の量子状態を希ガスの集合スピン状態にマッピングする2つのメカニズムの性能を分析し、比較する。 第1のメカニズムは準安定な希ガス原子の電子スピン状態との衝突交換を利用し、第2のメカニズムは基底状態のアルカリ金属原子とのスピン交換衝突に依存する。 本稿では,これら2つの機構に依存した光量子メモリの動作をコンパクトなモデルで記述し,メモリ記憶効率を最適化する研究戦略について述べる。 数値シミュレーションにより、信号帯域と電子スピン緩和率の異なる光信号を保存するための最適なシーケンスを同定する。 この研究は、希ガスを非低温条件における長寿命量子メモリとして使用する2つのアプローチの質的な違いを強調し、それらが効率的であると予想される状態の概要を概説する。

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