論文の概要: Quantum-Logic Gate between Two Optical Photons with an Average Efficiency above 40%

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2111.09915v2
• Date: Thu, 12 May 2022 15:56:06 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-07 12:28:41.127501
• Title: Quantum-Logic Gate between Two Optical Photons with an Average Efficiency above 40%
• Title（参考訳）: 平均効率40%を超える2つの光子間の量子論理ゲート
• Authors: Thomas Stolz, Hendrik Hegels, Maximilian Winter, Bianca R\"ohr, Ya-Fen Hsiao, Lukas Husel, Gerhard Rempe, and Stephan D\"urr
• Abstract要約: 大きな課題は、2ビット論理ゲートの低効率を克服することである。 ここでは、この長年の記録を超えるように設計された、新しいプラットフォームについて報告する。 選択後プロセス忠実度81(2)%において, 平均効率41.7(5)%の2光子間のCNOTゲートを実証した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Optical qubits uniquely combine information transfer in optical fibers with a good processing capability and are therefore attractive tools for quantum technologies. A large challenge, however, is to overcome the low efficiency of two-qubit logic gates. The experimentally achieved efficiency in an optical controlled NOT (CNOT) gate reached approximately 11% in 2003 and has seen no increase since. Here we report on a new platform that was designed to surpass this long-standing record. The new scheme avoids inherently probabilistic protocols and, instead, combines aspects of two established quantum nonlinear systems: atom-cavity systems and Rydberg electromagnetically induced transparency. We demonstrate a CNOT gate between two optical photons with an average efficiency of 41.7(5)% at a postselected process fidelity of 81(2)%. Moreover, we extend the scheme to a CNOT gate with multiple target qubits and produce entangled states of presently up to five photons. All these achievements are promising and have the potential to advance optical quantum information processing in which almost all advanced protocols would profit from high-efficiency logic gates.
• Abstract（参考訳）: 光量子ビットは、光ファイバーの情報伝達を優れた処理能力と一意に組み合わせ、そのため量子技術にとって魅力的なツールである。 しかし、大きな課題は、2ビット論理ゲートの低効率を克服することである。 光制御not(cnot)ゲートの効率は2003年に約11%に達し、それ以降は増加していない。 ここでは、この長年の記録を上回るように設計された新しいプラットフォームについて報告する。 この新しいスキームは本質的に確率的プロトコルを回避し、代わりに原子空洞系とライドバーグ電磁誘導透明性という2つの確立された量子非線形系の側面を組み合わせる。 2つの光子間のcnotゲートの平均効率は41.7(5)%で、選択後のプロセス忠実度は81(2)%である。 さらに,複数のターゲット量子ビットを持つCNOTゲートにスキームを拡張し,最大5個の光子の絡み合った状態を生成する。 これらの成果はすべて有望であり、ほとんどの高度なプロトコルが高効率論理ゲートから利益を得る光学量子情報処理を進歩させる可能性がある。

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