論文の概要: Coexistent quantum channel characterization using spectrally resolved Bayesian quantum process tomography

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2208.14514v2
• Date: Wed, 23 Nov 2022 18:20:18 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-01-28 11:33:30.659576
• Title: Coexistent quantum channel characterization using spectrally resolved Bayesian quantum process tomography
• Title（参考訳）: スペクトル分解ベイズ量子プロセストモグラフィーを用いた共存量子チャネルキャラクタリゼーション
• Authors: Joseph C. Chapman, Joseph M. Lukens, Muneer Alshowkan, Nageswara Rao, Brian T. Kirby, and Nicholas A. Peters
• Abstract要約: 同じ光ファイバー上での量子信号と古典信号の共存は、量子ネットワークの動作に不可欠である。 我々は、近似した1光子偏光符号化量子ビットを同時に分散した量子チャネルを体系的に特徴づける。
• 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: The coexistence of quantum and classical signals over the same optical fiber with minimal degradation of the transmitted quantum information is critical for operating large-scale quantum networks within the existing communications infrastructure. Here, we systematically characterize the quantum channel that results from simultaneously distributing approximate single-photon polarization-encoded qubits and classical light of varying intensities through fiber-optic channels of up to 15~km. Using spectrally resolved quantum process tomography with a newly developed Bayesian reconstruction method, we estimate the full quantum channel from experimental photon counting data, both with and without classical background. Furthermore, although we find the exact channel description to be a weak function of the pump polarization, we nevertheless show that the coexistent fiber-based quantum channel has high process fidelity with an ideal depolarizing channel when the noise is dominated by Raman scattering. These results provide a basis for the future development of quantum repeater designs and quantum error correcting codes for real-world channels and inform models used in the analysis and simulation of quantum networks.
• Abstract（参考訳）: 送信された量子情報の最小分解を伴う同じ光ファイバ上の量子信号と古典信号の共存は、既存の通信基盤内で大規模量子ネットワークを操作する上で重要である。 ここでは,1光子偏光エンコード量子ビットと,最大15～kmの光ファイバーチャネルを介して強度の異なる古典光を同時に分配することによって生じる量子チャネルを体系的に特徴付ける。 新たに開発したベイズ法を用いて, スペクトル分解量子プロセストモグラフィーを用いて, 古典的背景の有無に関わらず, 実験光子計数データから全量子チャネルを推定した。 さらに, 正確なチャネル記述はポンプ偏極の弱い関数であることがわかったが, 同一に存在するファイバー系量子チャネルはラマン散乱によって雑音が支配される場合, 理想的な非偏極チャネルと高いプロセス忠実性を示す。 これらの結果は、現実のチャネルに対する量子リピータ設計と量子誤り訂正符号の今後の発展の基礎を提供し、量子ネットワークの分析とシミュレーションに使用されるモデルに通知する。

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