論文の概要: Deterministic Generation of Multidimensional Photonic Cluster States
with a Single Quantum Emitter
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2206.10076v1
- Date: Tue, 21 Jun 2022 02:08:18 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-08 12:56:54.834532
- Title: Deterministic Generation of Multidimensional Photonic Cluster States
with a Single Quantum Emitter
- Title(参考訳): 単一量子エミッタによる多次元フォトニッククラスター状態の決定論的生成
- Authors: Vinicius S. Ferreira, Gihwan Kim, Andreas Butler, Hannes Pichler, and
Oskar Painter
- Abstract要約: 本稿では,2次元フォトニッククラスター状態の決定論的生成のための資源効率の高いスキームのマイクロ波領域における実験的実装について述べる。
結合共振器アレイを低光導波路、単一フラックス可変トランスモンキュービットを量子エミッタとし、第2補助トランスモンを切替可能なミラーとして利用することにより、絡み合った光子波束の高速な形状の放出を実現する。
量子状態のトモグラフィー再構成により、これらの能力を利用して、70%の忠実度を持つ4つの光子の2次元クラスター状態を生成する。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 1.2233362977312945
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Multidimensional photonic graph states, such as cluster states, have
prospective applications in quantum metrology, secure quantum communication,
and measurement-based quantum computation. However, to date, generation of
multidimensional cluster states of photonic qubits has relied on probabilistic
methods that limit the scalability of typical generation schemes in optical
systems. Here we present an experimental implementation in the microwave domain
of a resource-efficient scheme for the deterministic generation of 2D photonic
cluster states. By utilizing a coupled resonator array as a slow-light
waveguide, a single flux-tunable transmon qubit as a quantum emitter, and a
second auxiliary transmon as a switchable mirror, we achieve rapid, shaped
emission of entangled photon wavepackets, and selective time-delayed feedback
of photon wavepackets to the emitter qubit. We leverage these capabilities to
generate a 2D cluster state of four photons with 70\% fidelity, as verified by
tomographic reconstruction of the quantum state. We discuss how our scheme
could be straightforwardly extended to the generation of even larger cluster
states, of even higher dimension, thereby expanding the scope and practical
utility of such states for quantum information processing tasks.
- Abstract(参考訳): クラスター状態のような多次元フォトニックグラフ状態は、量子力学、セキュアな量子通信、測定に基づく量子計算に将来的な応用がある。
しかし、これまでは光量子ビットの多次元クラスター状態の生成は、光学系における典型的な生成スキームのスケーラビリティを制限する確率的手法に依存してきた。
本稿では、2次元フォトニッククラスター状態の決定論的生成のための資源効率の高いスキームのマイクロ波領域における実験的実装について述べる。
結合共振器アレイを低光導波路、単一フラックス可変トランスモンキュービットを量子エミッタ、第2補助トランスモンを切替可能なミラーとして利用することにより、光子ウェーブレットの高速かつ形状の発光と光子ウェーブレットのエミッタキュービットへの選択的時間遅延フィードバックを実現する。
量子状態のトモグラフィー再構成により、これらの能力を利用して、70倍の忠実度を持つ4つの光子の2次元クラスター状態を生成する。
提案手法は,より高次元の大規模クラスタ状態の生成に容易に拡張可能であり,量子情報処理タスクにおけるそのような状態の範囲と実用性を拡張できるのかを論じる。
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