論文の概要: Efficient generation of entangled multi-photon graph states from a
single atom
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2205.12736v1
- Date: Wed, 25 May 2022 12:42:03 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-11 19:33:06.864574
- Title: Efficient generation of entangled multi-photon graph states from a
single atom
- Title（参考訳）: 単一原子からの絡み合った多光子グラフ状態の効率的な生成
- Authors: Philip Thomas, Leonardo Ruscio, Olivier Morin, Gerhard Rempe
- Abstract要約: 絡み合いは強力な概念であり、科学的・技術的進歩の可能性を秘めている。
キャビティ内に単一のメモリ原子を持つ決定論的プロトコルを用いて絡み合いを生成する。
我々は、これらの大きな状態を毎分1回測定し、以前のどの実験よりも桁違いに早く測定する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.823356975862006
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Entanglement is a powerful concept with an enormous potential for scientific
and technological advances. A central focus in modern research is to extend the
generation and control of entangled states from few to many qubits, and protect
them against decoherence. Optical photons play a prominent role as these qubit
carriers are naturally robust and easy to manipulate. However, the most
successful technique to date for creating photonic entanglement is inherently
probabilistic and therefore subject to severe scalability limitations. Here we
avoid these by implementing a deterministic protocol with a single memory atom
in a cavity. We interleave controlled single-photon emissions with tailored
atomic qubit rotations to efficiently grow Greenberger-Horne-Zeilinger states
of up to 14 photons and linear cluster states of up to 12 photons with a
fidelity lower bounded by 76(6)% and 56(4)%, respectively. Thanks to a
source-to-detection efficiency of 43.18(7)% per photon we measure these large
states about once every minute, orders of magnitude faster than in any previous
experiment. In the future, this rate could be increased even further, the
scheme could be extended to two atoms in a cavity, or several sources could be
quantum mechanically coupled, to generate higher-dimensional cluster states.
Our work therefore removes a long-standing obstacle towards scalable
measurement-based quantum computation and communication.
- Abstract（参考訳）: 絡み合いは強力な概念であり、科学と技術の進歩に大きな可能性を秘めている。
現代の研究の中心は、絡み合った状態の生成と制御を少数のキュービットから多くのキュービットに拡張し、それらをデコヒーレンスから保護することである。
これらのクビットキャリアは自然に頑丈で操作が容易であるため、光子は顕著な役割を果たす。
しかし、フォトニックエンタングルメントを作成するための最も成功した技術は本質的に確率的であり、従ってスケーラビリティの厳しい制限を受ける。
ここでは、キャビティ内の単一のメモリ原子を持つ決定論的プロトコルを実装することにより、これらを避ける。
我々は、制御された単光子放出を原子量子ビット回転でインターリーブし、最大14光子のグリーンバーガー・ホーン・サイレンジャー状態と最大12光子の線形クラスター状態とをそれぞれ76(6)%、56(4)%と効率的に成長させる。
光子1個あたり43.18(7)%のソース対検出効率のおかげで、これらの大きな状態は1分間に1度、以前の実験よりも桁違いに速い。
将来的には、この速度はさらに増加し、このスキームは空洞内の2つの原子に拡張したり、量子力学的に結合して高次元のクラスター状態を生成することができる。
それゆえ我々の研究は、スケーラブルな測定ベースの量子計算と通信への長年の障害を取り除く。
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