論文の概要: Quantum transport of high-dimensional spatial information with a
nonlinear detector
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2111.13624v4
- Date: Tue, 19 Dec 2023 10:50:41 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-12-21 03:49:27.042721
- Title: Quantum transport of high-dimensional spatial information with a
nonlinear detector
- Title（参考訳）: 非線形検出器を用いた高次元空間情報の量子輸送
- Authors: Bereneice Sephton, Adam Vall\'es, Isaac Nape, Mitchell A. Cox, Fabian
Steinlechner, Thomas Konrad, Juan P. Torres, Filippus S. Roux, and Andrew
Forbes
- Abstract要約: 我々は、単一絡み合ったペアと非線形空間モード検出器を備えた量子チャネルにより促進される高次元空間情報の量子輸送を実験的に実現した。
我々は、送信される状態の知識を必要とせずに、軌道角運動量、エルミート・ガウスおよび任意の空間モード重ね合わせにエンコードされた情報を忠実に転送する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Information exchange between two distant parties, where information is shared
without physically transporting it, is a crucial resource in future quantum
networks. Doing so with high-dimensional states offers the promise of higher
information capacity and improved resilience to noise, but progress to date has
been limited. Here we demonstrate how a nonlinear parametric process allows for
arbitrary high-dimensional state projections in the spatial degree of freedom,
where a strong coherent field enhances the probability of the process. This
allows us to experimentally realise quantum transport of high-dimensional
spatial information facilitated by a quantum channel with a single entangled
pair and a nonlinear spatial mode detector. Using sum frequency generation we
upconvert one of the photons from an entangled pair resulting in
high-dimensional spatial information transported to the other. We realise a
d=15 quantum channel for arbitrary photonic spatial modes which we demonstrate
by faithfully transferring information encoded into orbital angular momentum,
Hermite-Gaussian and arbitrary spatial mode superpositions, without requiring
knowledge of the state to be sent. Our demonstration merges the nascent fields
of nonlinear control of structured light with quantum processes, offering a new
approach to harnessing high-dimensional quantum states, and may be extended to
other degrees of freedom too.
- Abstract（参考訳）: 情報を物理的に転送せずに共有する2つの遠方当事者間の情報交換は、将来の量子ネットワークにおいて重要な資源である。
高次元状態で行うことで、高い情報容量とノイズに対するレジリエンスの向上が期待できるが、現在までの進歩は限られている。
ここでは, 非線形パラメトリック過程が空間自由度において任意の高次元状態射影を可能とし, 強コヒーレント場が過程の確率を高めることを実証する。
これにより、一対の絡み合った量子チャネルと非線形空間モード検出器によって促進される高次元空間情報の量子輸送を実験的に実現することができる。
和周波数生成を用いて、一方の光子を絡み合った対から上向きに変換し、他方に高次元空間情報を伝達する。
我々は,軌道角運動量,エルミート・ガウスおよび任意の空間モード重畳に符号化された情報を忠実に転送することで,送信する状態の知識を必要とせず,任意のフォトニック空間モードに対するd=15量子チャネルを実現する。
我々の実証は、構造化光の非線形制御と量子過程を融合させ、高次元の量子状態を利用する新しいアプローチを提供し、他の自由度にまで拡張できるかもしれない。
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