論文の概要: Heralded-Multiplexed High-Efficiency Cascaded Source of Dual-Rail Polarization-Entangled Photon Pairs using Spontaneous Parametric Down Conversion

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2107.14360v1
• Date: Thu, 29 Jul 2021 22:53:23 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-20 11:14:32.013579
• Title: Heralded-Multiplexed High-Efficiency Cascaded Source of Dual-Rail Polarization-Entangled Photon Pairs using Spontaneous Parametric Down Conversion
• Title（参考訳）: 自発パラメトリックダウン変換を用いたデュアルレール偏光型光子対の重畳多重高効率カスケード源
• Authors: Prajit Dhara, Spencer J. Johnson, Christos N. Gagatsos, Paul G. Kwiat, Saikat Guha
• Abstract要約: 本研究では,2つのSPDC源間の線形光学的絡み合わせを行うカスケード音源について検討する。 スイッチ1つあたりの損失が1.5ドルという閾値があることに気付きました。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.8819673391477034
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: Deterministic sources of high-fidelity entangled qubit pairs encoded in the dual-rail photonic basis, i.e., presence of a single photon in one of two orthogonal modes, are a key enabling technology of many applications of quantum information processing, including high-rate high-fidelity quantum communications over long distances. The most popular and mature sources of such photonic entanglement, e.g., those that leverage spontaneous parametric down-conversion (SPDC) or spontaneous four-wave mixing (sFWM), generate an entangled (so-called, continuous-variable) quantum state that contains contributions from high-order photon terms that lie outside the span of the dual-rail basis, which is detrimental to most applications. One often uses low pump power to mitigate the effects of those high-order terms. However that reduces the pair generation rate, and the source becomes inherently probabilistic. We investigate a cascaded source that performs a linear-optical entanglement swap between two SPDC sources, to generate a heralded photonic entangled state that has a higher fidelity (to the ideal Bell state) compared to a free-running SPDC source. Further, with the Bell swap providing a heralding trigger, we show how to build a multiplexed source, which despite reasonable switching losses and detector loss and noise, yields a Fidelity versus Success Probability trade-off of a high-efficiency source of high-fidelity dual-rail photonic entanglement. We find however that there is a threshold of $1.5$ dB of loss per switch, beyond which multiplexing hurts the Fidelity versus Success Probability trade-off.
• Abstract（参考訳）: 2重レールフォトニックベースで符号化された高忠実度エンタングル量子ビット対、すなわち2つの直交モードの1つに1つの光子が存在することは、長距離の高速高忠実量子通信を含む、量子情報処理の多くの応用の鍵となる技術である。 例えば、自発的パラメトリックダウンコンバージョン(spdc)や自発的4波混合(sfwm)を利用するような、フォトニックエンタングルメントの最もポピュラーで成熟したソースは、双対軌道基底の幅の外にある高次光子項からの寄与を含むエンタングル(いわゆる連続変数)量子状態を生成する。 これらの高次項の効果を緩和するために低ポンプパワーを使用することが多い。 しかし、これはペア生成率を減少させ、ソースは本質的に確率的になる。 本研究では,2つのSPDCソース間で線形光学的絡み合わせを行うカスケードソースについて検討し,フリーランのSPDCソースに比べて高忠実度(理想ベル状態)の光性絡み合わせ状態を生成する。 さらに、ベルスワップがヘラルドトリガーを提供することにより、合理的な切り替え損失と検出器損失とノイズにもかかわらず、高忠実度デュアルレールフォトニックエンタングルの高効率ソースの忠実度と成功確率のトレードオフをもたらす多重ソースの構築方法を示す。 しかし、スイッチ1つにつき1.5ドルの損失のしきい値があり、それ以外は多重化が忠実さと成功確率のトレードオフを損なう。

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