論文の概要: Storage of photonic time-bin qubits for up to 20 ms in a rare-earth doped crystal

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2109.06669v2
• Date: Wed, 23 Mar 2022 10:31:34 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-15 03:14:07.862428
• Title: Storage of photonic time-bin qubits for up to 20 ms in a rare-earth doped crystal
• Title（参考訳）: 希土類ドープ結晶中の20ミリ秒までのフォトニック時間ビン量子ビットの貯蔵
• Authors: Antonio Ortu, Adrian Holz\"apfel, Jean Etesse, Mikael Afzelius
• Abstract要約: フォトニック量子ビットの長期量子記憶は、長距離量子ネットワークとリピータを実現するための必須成分である。 本研究では,6つの時間モードを20,50,100msの結晶に保存するために,動的デカップリング法と小型磁場を適用した。 メモリの量子コヒーレンスは、2つの時間ビン量子ビットを20ミリ秒で保存することで検証され、平均メモリ出力フィリティは$F=(85pm 2)%$で、クォービット当たりの平均光子数は$mu_textin$ = 0.92$pm$0.04である。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Long-duration quantum memories for photonic qubits are essential components for achieving long-distance quantum networks and repeaters. The mapping of optical states onto coherent spin-waves in rare earth ensembles is a particularly promising approach to quantum storage. However, it remains challenging to achieve long-duration storage at the quantum level due to read-out noise caused by the required spin-wave manipulation. In this work, we apply dynamical decoupling techniques and a small magnetic field to achieve the storage of six temporal modes for 20, 50 and 100 ms in a $^{151}$Eu$^{3+}$:Y$_2$SiO$_5$ crystal, based on an atomic frequency comb memory, where each temporal mode contains around one photon on average. The quantum coherence of the memory is verified by storing two time-bin qubits for 20 ms, with an average memory output fidelity of $F=(85\pm 2)\%$ for an average number of photons per qubit of $\mu_\text{in}$ = 0.92$\pm$0.04. The qubit analysis is done at the read-out of the memory, using a type of composite adiabatic read-out pulse we developed.
• Abstract（参考訳）: フォトニック量子ビットの長期量子記憶は、長距離量子ネットワークとリピータを実現するための必須成分である。 希土類アンサンブル中のコヒーレントスピン波への光学状態のマッピングは、量子保存に特に有望なアプローチである。 しかし、スピン波操作による読み出しノイズのため、量子レベルでの長期保存は依然として困難である。 本研究は,原子周波数コムメモリに基づく$^{151}$eu$^{3+}$:y$_2$sio$_5$結晶において,6つの時相モード20,50,100msの記憶を実現するために,動的デカップリング法と小磁場を適用したものである。 メモリの量子コヒーレンスは、2つのタイムビン量子ビットを20msに格納することで検証され、平均メモリ出力の忠実度は$f=(85\pm 2)\%$で、1キュービットあたりの平均光子数は$\mu_\text{in}$ = 0.92$\pm$0.04である。 クビット解析は、我々が開発した複合断熱式リードアウトパルスを用いて、メモリの読み出し時に行われる。

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