論文の概要: Ion-Photonic Frequency Qubit Correlations for Quantum Networks
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2104.05189v1
- Date: Mon, 12 Apr 2021 03:55:07 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-04 02:00:50.294130
- Title: Ion-Photonic Frequency Qubit Correlations for Quantum Networks
- Title（参考訳）: 量子ネットワークにおけるイオン-フォトニック周波数量子相関
- Authors: Steven C. Connell, Jordan Scarabel, Elizabeth M. Bridge, Kenji
Shimizu, Valdis Blums, Mojtaba Ghadimi, Mirko Lobino, Erik W. Streed
- Abstract要約: 量子ネットワークを長い範囲に効果的にスケールするには、基本的な計算と通信タスクを実行するために、局所的な処理ノードが必要である。
量子コンピューティングに適したほとんどのイオンは、近紫外(UV)周波数で可視光子を放出し、長距離ファイバー光ネットワークには適さない。
イオン-光子エンタングルメントプロトコルを171$Yb$+$で符号化し,92.4(8)%の忠実度と相関関係を示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: Efficiently scaling quantum networks to long ranges requires local processing
nodes to perform basic computation and communication tasks. Trapped ions have
demonstrated all the properties required for the construction of such a node,
storing quantum information for up to 12 minutes, implementing deterministic
high fidelity logic operations on one and two qubits, and ion-photon coupling.
While most ions suitable for quantum computing emit photons in visible to near
ultraviolet (UV) frequency ranges poorly suited to long-distance fibre optical
based networking, recent experiments in frequency conversion provide a
technological solution by shifting the photons to frequencies in the telecom
band with lower attenuation for fused silica fibres. Encoding qubits in
frequency rather than polarization makes them more robust against decoherence
from thermal or mechanical noise due to the conservation of energy. To date,
ion-photonic frequency qubit entanglement has not been directly shown. Here we
demonstrate a frequency encoding ion-photon entanglement protocol in
$^{171}$Yb$^+$ with correlations equivalent to 92.4(8)% fidelity using a
purpose-built UV hyperfine spectrometer. The same robustness against
decoherence precludes our passive optical setup from rotating photonic qubits
to unconditionally demonstrate entanglement, however it is sufficient to allow
us to benchmark the quality of ion-UV photon correlations prior to frequency
conversion to the telecom band.
- Abstract（参考訳）: 量子ネットワークを長距離に効率的にスケーリングするには、ローカル処理ノードが基本的な計算と通信タスクを実行する必要がある。
トラップされたイオンは、そのようなノードの構築に必要な全ての特性を示し、量子情報を最大12分間保存し、1と2つの量子ビット上の決定論的高忠実度論理演算とイオン-光子結合を実装した。
量子コンピューティングに適したほとんどのイオンは、可視から近紫外線(uv)の周波数範囲で光子を放出するが、近年の周波数変換の実験では、光子を通信帯域の周波数にシフトさせ、融合したシリカファイバーの減衰率を下げる技術が提供されている。
分極ではなく周波数で量子ビットを符号化することで、エネルギーの保存による熱的あるいは機械的なノイズからの脱コヒーレンスに対してより堅牢になる。
これまで、イオン・フォトニック周波数のエンタングルメントは直接表示されていない。
本稿では, イオン-光子エンタングルメントプロトコルを$^{171}$Yb$^+$で符号化し, 目的とするUV超微細分光計を用いて92.4(8)%の忠実度を求める。
同様にデコヒーレンスに対するロバスト性は、光量子ビットの回転から無条件の絡み合いを示すための受動光学セットアップを妨げるが、通信帯域への周波数変換に先立ってイオン-紫外光子相関の質をベンチマークするには十分である。
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