論文の概要: Random-access quantum memory using chirped pulse phase encoding

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2103.11697v4
• Date: Thu, 2 Jun 2022 07:46:58 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-07 04:47:04.827765
• Title: Random-access quantum memory using chirped pulse phase encoding
• Title（参考訳）: チャープパルス位相符号化を用いたランダムアクセス量子メモリ
• Authors: James O'Sullivan, Oscar W. Kennedy, Kamanasish Debnath, Joseph Alexander, Christoph W. Zollitsch, Mantas \v{S}im\.enas, Akel Hashim, Christopher N. Thomas, Stafford Withington, Irfan Siddiqi, Klaus M{\o}lmer, John J.L. Morton
• Abstract要約: チャープパルスを用いて量子2レベルシステムのアンサンブル内で量子ビットを符号化するプロトコルを提案する。 超伝導空洞に結合したシリコン中のドナースピンを用いたマイクロ波状態におけるプロトコルの実証を行った。 このアプローチは、寿命が数秒を超えるマイクロ波ランダムアクセス量子メモリの可能性を秘めている。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.7586208381054043
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: As in conventional computing, key attributes of quantum memories are high storage density and, crucially, random access, or the ability to read from or write to an arbitrarily chosen register. However, achieving such random access with quantum memories in a dense, hardware-efficient manner remains a challenge, for example requiring dedicated cavities per qubit or pulsed field gradients. Here we introduce a protocol using chirped pulses to encode qubits within an ensemble of quantum two-level systems, offering both random access and naturally supporting dynamical decoupling to enhance the memory lifetime. We demonstrate the protocol in the microwave regime using donor spins in silicon coupled to a superconducting cavity, storing up to four multi-photon microwave pulses in distinct memory modes and retrieving them on-demand up to 2~ms later. A further advantage is the natural suppression of superradiant echo emission, which we show is critical when approaching unit cooperativity. This approach offers the potential for microwave random access quantum memories with lifetimes exceeding seconds, while the chirped pulse phase encoding could also be applied in the optical regime to enhance quantum repeaters and networks.
• Abstract（参考訳）: 従来の計算と同様に、量子メモリの重要な属性は、高い記憶密度と重要なランダムアクセス、あるいは任意に選択されたレジスタへの読み書き能力である。 しかし、量子メモリでそのようなランダムアクセスを高密度でハードウェア効率の良い方法で達成することは、例えば量子ビット当たりの専用のキャビティやパルスフィールド勾配を必要とするなど、課題である。 ここでは,量子2レベルシステムのアンサンブル内で量子ビットをエンコードするためにチャープパルスを用いたプロトコルを導入し,ランダムアクセスと動的デカップリングの両方を提供し,メモリ寿命を向上させる。 超伝導キャビティに結合したシリコン中のドナースピンを用いてマイクロ波状態のプロトコルを実証し, 異なるメモリモードで最大4個の多光子マイクロ波パルスを保存し, 2〜ms後にオンデマンドで回収する。 さらなる利点は、超放射能エコー放射の自然抑制であり、これはユニットの協調性に近づく際に重要である。 このアプローチは、マイクロ波ランダムアクセス量子メモリの寿命が秒を超える可能性を提供し、チャープパルス位相エンコーディングは、量子リピータとネットワークを強化する光学系にも応用できる。

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