論文の概要: Multidimensional cluster states using a single spin-photon interface coupled strongly to an intrinsic nuclear register

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2104.12619v2
• Date: Wed, 13 Oct 2021 10:24:13 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-02 09:02:22.874506
• Title: Multidimensional cluster states using a single spin-photon interface coupled strongly to an intrinsic nuclear register
• Title（参考訳）: 内在核レジスタに強く結合した単一スピン光子界面を用いた多次元クラスター状態
• Authors: Cathryn P. Michaels, Jes\'us Arjona Mart\'inez, Romain Debroux, Ryan A. Parker, Alexander M. Stramma, Luca I. Huber, Carola M. Purser, Mete Atat\"ure, Dorian A. Gangloff
• Abstract要約: フォトニッククラスター状態は、測定ベースの量子コンピューティングと損失耐性量子通信のための強力なリソースである。 核レジスタに強く結合した1つの効率的なスピン光子インタフェースを用いた多次元格子クラスター状態の生成を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 48.7576911714538
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Photonic cluster states are a powerful resource for measurement-based quantum computing and loss-tolerant quantum communication. Proposals to generate multi-dimensional lattice cluster states have identified coupled spin-photon interfaces, spin-ancilla systems, and optical feedback mechanisms as potential schemes. Following these, we propose the generation of multi-dimensional lattice cluster states using a single, efficient spin-photon interface coupled strongly to a nuclear register. Our scheme makes use of the contact hyperfine interaction to enable universal quantum gates between the interface spin and a local nuclear register and funnels the resulting entanglement to photons via the spin-photon interface. Among several quantum emitters, we identify the silicon-29 vacancy centre in diamond, coupled to a nanophotonic structure, as possessing the right combination of optical quality and spin coherence for this scheme. We show numerically that using this system a 2x5-sized cluster state with a lower-bound fidelity of 0.5 and repetition rate of 65 kHz is achievable under currently realised experimental performances and with feasible technical overhead. Realistic gate improvements put 100-photon cluster states within experimental reach.
• Abstract（参考訳）: フォトニッククラスター状態は、測定に基づく量子コンピューティングと損失耐性量子通信の強力な資源である。 多次元格子クラスター状態を生成するための提案により、スピン-光子界面、スピン-アンシラ系、光フィードバック機構がポテンシャルスキームとして同定された。 次に,核レジスタに強く結合した単一で効率的なスピン光子インタフェースを用いた多次元格子クラスター状態の生成を提案する。 本手法では, 接触超微細相互作用を利用して, 界面スピンと局所核レジスタ間の普遍的な量子ゲートを実現し, スピン-光子界面を介して光子への絡み合いを緩和する。 いくつかの量子エミッタのうち、ダイヤモンド中のシリコン29空白中心とナノフォトニック構造は、このスキームの光学的品質とスピンコヒーレンスを適切に組み合わせていると同定した。 本研究では, 現在実現されている実験と技術的オーバーヘッドの両面において, 0.5の低い2x5スケールのクラスタ状態と65kHzの繰り返し速度が達成可能であることを示す。 現実的なゲート改善により、100光子クラスター状態が実験的に到達した。

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