論文の概要: Deterministic Free-Propagating Photonic Qubits with Negative Wigner Functions

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2209.02047v1
• Date: Mon, 5 Sep 2022 16:37:42 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-01-27 20:58:42.870119
• Title: Deterministic Free-Propagating Photonic Qubits with Negative Wigner Functions
• Title（参考訳）: 負のウィグナー関数を持つ決定論的フリープロパゲーティングフォトニック量子
• Authors: Valentin Magro, Julien Vaneecloo, S\'ebastien Garcia, and Alexei Ourjoumtsev
• Abstract要約: 古典的および量子通信においてユビキタスなコヒーレントな状態、量子センシングで使用される圧縮された状態、そして量子コンピューティングの文脈で研究される高絡み合った状態も決定論的に生成することができる。 光の非ガウスウィグナー負の状態の完全な決定論的な最初の準備について記述し、カヴドベリ超原子の内部状態を光学量子ビットにマッピングすることによって得られる。
• 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: Engineering quantum states of free-propagating light is of paramount importance for quantum technologies. Coherent states ubiquitous in classical and quantum communications, squeezed states used in quantum sensing, and even highly-entangled cluster states studied in the context of quantum computing can be produced deterministically, but they obey quasi-classical optical field statistics described by Gaussian, positive Wigner functions. Fully harnessing the potential of many quantum engineering protocols requires using non-Gaussian Wigner-negative states, so far produced using intrinsically probabilistic methods. Here we describe the first fully deterministic preparation of non-Gaussian Wigner-negative free-propagating states of light, obtained by mapping the internal state of an intracavity Rydberg superatom onto an optical qubit encoded as a superposition of 0 and 1 photons. This approach allows us to reach a 60% photon generation efficiency in a well-controlled spatio-temporal mode, while maintaining a strong photon antibunching. By changing the qubit rotation angle, we observe an evolution from quadrature squeezing to Wigner negativity. Our experiment sets this new technique as a viable method to deterministically generate non-Gaussian photonic resources, lifting several major roadblocks in optical quantum engineering.
• Abstract（参考訳）: 自由伝播光の量子状態は、量子技術にとって最も重要なものである。 古典的および量子通信においてユビキタスなコヒーレントな状態、量子センシングや、量子コンピューティングの文脈で研究される高い絡み合ったクラスター状態は決定論的に生成できるが、ガウス的正のウィグナー関数によって記述される準古典的光学場統計に従う。 多くの量子工学プロトコルのポテンシャルを十分に活用するには、非ガウジアンウィグナー負の状態を用いる必要がある。 ここでは、光の非ガウスウィグナー負のフリープロパゲーション状態の最初の決定論的準備について述べる。これは、共振器内Rydberg超原子の内部状態を0と1の重畳として符号化された光学量子ビットにマッピングすることで得られる。 このアプローチにより、強い光子反束を維持しながら、よく制御された時空間モードで60%の光子生成効率に達することができる。 クォービット回転角を変化させることで、二次的スクイーズからウィグナー負性への進化を観察する。 実験では、この新手法を非ガウスフォトニック資源を決定論的に生成し、光量子工学におけるいくつかの主要な障害を持ち上げるための実行可能な手法と定めている。

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