論文の概要: Long-distance entanglement purification for quantum communication
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2101.07441v2
- Date: Wed, 20 Jan 2021 08:02:35 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-14 18:09:52.596453
- Title: Long-distance entanglement purification for quantum communication
- Title（参考訳）: 量子通信のための長距離絡み合い浄化
- Authors: Xiao-Min Hu, Cen-Xiao Huang, Yu-Bo Sheng, Lan Zhou, Bi-Heng Liu, Yu
Guo, Chao Zhang, Wen-Bo Xing, Yun-Feng Huang, Chuan-Feng Li, Guang-Can Guo
- Abstract要約: 一対の超絡み状態のみを用いて高効率で長距離の絡み合いを浄化する手法を提案し,報告する。
我々の結果は、完全な量子リピータと大規模量子ネットワークの一部として実装される可能性を提供する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.308453006160182
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: High-quality long-distance entanglement is essential for both quantum
communication and scalable quantum networks. Entanglement purification is to
distill high-quality entanglement from low-quality entanglement in a noisy
environment and it plays a key role in quantum repeaters. The previous
significant entanglement purification experiments require two pairs of
low-quality entangled states and were demonstrated in table-top. Here we
propose and report a high-efficiency and long-distance entanglement
purification using only one pair of hyperentangled states. We also demonstrate
its practical application in entanglement-based quantum key distribution (QKD).
One pair of polarization spatial-mode hyperentanglement was distributed over 11
km multicore fiber (noisy channel). After purification, the fidelity of
polarization entanglement arises from 0.771 to 0.887 and the effective key rate
in entanglement-based QKD increases from 0 to 0.332. The values of
Clauser-Horne-Shimony-Holt (CHSH) inequality of polarization entanglement
arises from 1.829 to 2.128. Moreover, by using one pair of hyperentanglement
and deterministic controlled-NOT gate, the total purification efficiency can be
estimated as 6.6x10^3 times than the experiment using two pairs of entangled
states with spontaneous parametric down-conversion (SPDC) sources. Our results
offer the potential to be implemented as part of a full quantum repeater and
large scale quantum network.
- Abstract（参考訳）: 量子通信とスケーラブルな量子ネットワークには高品質な長距離絡み合いが不可欠である。
エンタングルメントの精製は、ノイズの多い環境で低品質のエンタングルメントから高品質のエンタングルメントを蒸留することであり、量子リピータにおいて重要な役割を果たす。
以前の重要な絡み合い浄化実験では、2対の低品質の絡み合い状態が必要となり、テーブルトップで実証された。
本稿では,一対のハイパーエンタングル状態のみを用いた高効率・長距離エンタングルメント浄化を提案する。
また, エンタングルメントに基づく量子鍵分布(QKD)の実用化を実証する。
1対の偏光空間モードハイパーエンタングルメントは11kmのマルチコアファイバー(ノイズチャネル)に分散した。
精製後, 分極エンタングルメントの忠実度は0.771から0.887に, QKDの有効キーレートは0から0.332に増加する。
Clauser-Horne-Shimony-Holt (CHSH) inequality of polarization entanglementの値は1.829から2.128である。
さらに, 1対のハイパーエンタングルメントと決定論的制御ノットゲートを用いることで, 全浄化効率を自発的パラメトリックダウンコンバージョン(spdc)源を持つ2対のエンタングル状態を用いた実験より6.6x10^3倍と推定できる。
この結果は、完全な量子リピータと大規模量子ネットワークの一部として実装される可能性を提供する。
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