論文の概要: Multimode capacity of atomic-frequency comb quantum memories

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2202.12383v1
• Date: Thu, 24 Feb 2022 22:07:01 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-24 01:27:09.391923
• Title: Multimode capacity of atomic-frequency comb quantum memories
• Title（参考訳）: 原子周波数コム量子メモリのマルチモード容量
• Authors: Antonio Ortu, Jelena V. Rakonjac, Adrian Holz\"apfel, Alessandro Seri, Samuele Grandi, Margherita Mazzera, Hugues de Riedmatten, Mikael Afzelius
• Abstract要約: アンサンブルベースの量子メモリは多重量子リピータを開発する上で鍵となる。 希土類イオンドープ結晶は、高多重モード量子メモリの主要な候補である。 AFC量子メモリは、時間的多モード容量を提供する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 48.7576911714538
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Ensemble-based quantum memories are key to developing multiplexed quantum repeaters, able to overcome the intrinsic rate limitation imposed by finite communication times over long distances. Rare-earth ion doped crystals are main candidates for highly multimode quantum memories, where time, frequency and spatial multiplexing can be exploited to store multiple modes. In this context the atomic frequency comb (AFC) quantum memory provides large temporal multimode capacity, which can readily be combined with multiplexing in frequency and space. In this article, we derive theoretical formulas for quantifying the temporal multimode capacity of AFC-based memories, for both optical memories with fixed storage time and spin-wave memories with longer storage times and on-demand read out. The temporal multimode capacity is expressed in key memory parameters, such as AFC bandwidth, fixed-delay storage time, memory efficiency, and control field Rabi frequency. Current experiments in europium- and praseodymium-doped Y$_2$SiO$_5$ are analyzed within this theoretical framework, and prospects for higher temporal capacity in these materials are considered. In addition we consider the possibility of spectral and spatial multiplexing to further increase the mode capacity, with examples given for both rare earh ions.
• Abstract（参考訳）: エンサンブルベースの量子メモリは多重化量子リピータを開発する鍵であり、長距離で有限通信時間によって課される本質的な速度制限を克服することができる。 希土類イオンドープ結晶は、時間、周波数、空間多重化を利用して複数のモードを記憶できる高マルチモード量子メモリの主要な候補である。 この文脈では、原子周波数コム(afc)量子メモリは大きな時間的マルチモード容量を提供し、周波数と空間の多重化と容易に組み合わせることができる。 本稿では,afc系メモリの時間的マルチモード容量を定量化するための理論的公式を導出する。 時間的マルチモード容量は、afc帯域幅、固定遅延記憶時間、メモリ効率、制御フィールドrabi周波数などのキーメモリパラメータで表現される。 ユーロピウムとプラセオジムをドープしたy$_2$sio$_5$の現在の実験は、この理論の枠組みで解析され、これらの材料におけるより高い時間的容量の見通しが検討されている。 さらに, スペクトル多重化と空間多重化がモード容量を増大させる可能性についても検討した。

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