論文の概要: Single-shot measurement of a Rydberg superatom via collective photon burst

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2106.10858v1
• Date: Mon, 21 Jun 2021 04:58:21 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-25 23:28:46.541061
• Title: Single-shot measurement of a Rydberg superatom via collective photon burst
• Title（参考訳）: 集合光子バーストによるライドバーグ超原子の単発測定
• Authors: Chao-Wei Yang, Jun Li, Ming-Ti Zhou, Xiao Jiang, Xiao-Hui Bao, Jian-Wei Pan
• Abstract要約: 単一ショットにおける光子バーストによる超原子量子ビットの決定論的測定を実現する。 我々は4.8で93.2%の単発測定精度を達成した。 我々の研究は、Rydberg超原子を量子情報応用に活用する実験ツールボックスを補完する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.150284257238128
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: With Rydberg dipole interactions, a mesoscopic atomic ensemble may behave like a two-level single atom, resulting in the so-called picture of superatom. It is in potential a strong candidate as a qubit in quantum information science, especially for efficient coupling with single photons via collective enhancement that is essential for building quantum internet to connect remote quantum computers. Previously, preliminary studies have been carried out in demonstrating basic concept of Rydberg superatom, a single-photon source, and entanglement with a single photon, etc. While a crucial element of single-shot qubit measurement is still missing. Here we realize the deterministic measurement of a superatom qubit via photon burst in a single shot. We make use of a low-finesse ring cavity to enhance the atom-photon interaction and obtain an in-fiber retrieval efficiency of 44%. Harnessing dipole interaction between two Rydberg levels, we may either create a sequence of multiple single photons or nothing, conditioned on the initial qubit state. We achieve a single-shot measurement fidelity of 93.2% in 4.8 us. Our work complements the experimental toolbox of harnessing Rydberg superatom for quantum information applications.
• Abstract（参考訳）: ライドバーグ双極子相互作用では、メソスコピック原子アンサンブルは2段階の単一原子のように振る舞うため、いわゆる超原子の像となる。 量子情報科学における量子ビットとしての強い候補であり、特にリモート量子コンピュータを接続するために量子インターネットを構築するのに必須の集合的拡張により、単一の光子と効率的に結合する。 これまで、単光子源であるrydberg superatomの基本的な概念と単一光子による絡み合いの実証実験が行われてきた。 シングルショット量子ビット測定の重要な要素はまだ欠けている。 ここでは,超原子量子ビットの光子バーストによる決定論的測定を単発で行う。 低フィン環空洞を用いて原子-光子相互作用を増強し,繊維内検索効率44%を得る。 2つのライドバーグ準位間の双極子相互作用を利用すると、初期量子ビット状態に基づいて複数の単一光子列を作るか、何も生成しないかのどちらかになる。 我々は4.8で93.2%の単発測定精度を達成した。 我々の研究は、Rydberg超原子を用いた量子情報応用の実験ツールボックスを補完する。

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